俄羅斯火箭之父

1857年，康斯坦丁·齊奧爾科夫斯基在俄羅斯出生。十歲時，他因猩紅熱近乎失聰，但這沒有阻礙他繼續(xù)求學(xué)，并在日后成為一名老師。就職期間，受凡爾納的太空旅行科幻故事啟發(fā)，齊奧爾科夫斯基開始創(chuàng)作科幻故事。齊奧爾科夫斯基的科幻作品充滿了科學(xué)的理性光輝，例如如何控制火箭在行星間飛行。后來，齊奧爾科夫斯基逐漸從科幻小說寫作轉(zhuǎn)向理論研究，內(nèi)容包括陀螺儀、宇宙速度、作用力和反作用力，以及液體推進(jìn)劑在火箭中的使用。1894年，他設(shè)計了一架單翼飛機(jī)；1897年，他建造了俄羅斯第一個風(fēng)洞。

齊奧爾科夫斯基的理論和實驗為后來的火箭研發(fā)奠定了非常重要的基礎(chǔ)，他開創(chuàng)的火箭方程式直到今天依然在指導(dǎo)人類的航天活動。不少科學(xué)家調(diào)侃道：“齊奧爾科夫斯基的火箭方程式統(tǒng)治航天領(lǐng)域也太久了。”

火箭方程式

1903年，齊奧爾科夫斯基公開發(fā)表了火箭方程式，也被稱為齊奧爾科夫斯基公式，它建立了火箭速度、出口處氣體速度，以及火箭及其推進(jìn)劑質(zhì)量之間的關(guān)系。

火箭方程式的作用

早在17世紀(jì)，牛頓就闡述了作用力與反作用力的原理，火箭也是基于這個原理才得以升空。

簡單來說，火箭可以視作一個底部裝有火箭發(fā)動機(jī)、頂部裝有有效載荷的空氣動力燃料箱，通過火箭方程式，你可以知道要建造什么樣的火箭，例如火箭的排氣速度、火箭的有效載荷質(zhì)量等。

火箭方程式還可以幫助你考慮火箭分級。例如，要讓單級火箭進(jìn)入近地軌道，火箭中推進(jìn)劑質(zhì)量應(yīng)占火箭總質(zhì)量的88%。但是對于兩級火箭來說，第一級火箭的推進(jìn)劑質(zhì)量只占67%，第二級火箭的推進(jìn)劑質(zhì)量只占65%，就可以達(dá)到進(jìn)入近地軌道所需的速度。這樣算來，兩級火箭的推進(jìn)劑質(zhì)量只需要占總質(zhì)量的83%，而不是88%。這個比例越小，火箭越容易建造，運(yùn)送的載荷也越高。