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大炮能把衛(wèi)星送上天嗎

來(lái)源:E度教育社區(qū) 2010-03-29 17:53:51

  據(jù)研究,只要能使物體獲得7.9公里/秒的速度,它就能繞地球運(yùn)行,成為人造地球衛(wèi)星。怎樣才能使物體獲得環(huán)繞速度呢?人們?cè)?jīng)想用大炮把地球衛(wèi)星發(fā)射到天上去,但是,目前超遠(yuǎn)程大炮只能打出速度為2公里/秒的炮彈,離環(huán)繞速度還差得很遠(yuǎn)。

  用飛機(jī)直接把人造地球衛(wèi)星送上軌道,這也是不可能的。現(xiàn)代噴氣式飛機(jī)能在空中飛行,靠的是飛機(jī)的推力和機(jī)翼的升力,而推力和升力的產(chǎn)生又必須依靠空氣。這樣它離不開(kāi)包圍地面幾十公里厚的大氣層,速度也不可能很大。

  人造地球衛(wèi)星是靠火箭送上天去的。發(fā)射人造地球衛(wèi)星的火箭叫做運(yùn)載火箭,也叫運(yùn)載工具。人造地球衛(wèi)星能否發(fā)射成功,火箭的速度是個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題。

  在目前技術(shù)條件下,一般火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的噴氣速度最大只能是2.5公里/秒,相應(yīng)地,火箭前進(jìn)的最大速度是4.5公里/秒。很明顯,要把衛(wèi)星送上幾百公里的高空,并具有環(huán)繞速度,用單級(jí)火箭是很難達(dá)到的。所以,在目前技術(shù)條件下,單級(jí)火箭無(wú)法使衛(wèi)星達(dá)到環(huán)繞速度,不能做衛(wèi)星的運(yùn)載火箭。

  多級(jí)火箭在航行過(guò)程中,可把工作完畢而變得無(wú)用的火箭殼體和發(fā)動(dòng)機(jī)(死重)拋掉,以達(dá)到提高速度的目的。目前,發(fā)射人造地球衛(wèi)星只要用二級(jí)或三級(jí)火箭就足夠了。根據(jù)需要還可以用一枚多級(jí)火箭同時(shí)發(fā)射幾顆衛(wèi)星。

  多級(jí)運(yùn)載火箭是一個(gè)整體,通常由幾個(gè)單級(jí)火箭組成。一般用串聯(lián)形式連接,各級(jí)頭尾相接,也有下一級(jí)為并聯(lián)、上面為串聯(lián)的組合形式,整個(gè)運(yùn)載火箭分為殼體、推進(jìn)系統(tǒng)、飛行控制系統(tǒng)等。

  運(yùn)載火箭還有各種分離系統(tǒng),包括各級(jí)的分離,衛(wèi)星與運(yùn)載火箭末級(jí)的分離,衛(wèi)星與整流罩的分離。級(jí)間分離系統(tǒng)既要保證各級(jí)牢固連接,又要在下面一級(jí)工作完畢之后,可靠地把它分離掉,同時(shí)啟動(dòng)上面一級(jí)發(fā)動(dòng)機(jī)和控制系統(tǒng)工作。

  發(fā)射人造地球衛(wèi)星時(shí),運(yùn)載火箭從地面起飛到進(jìn)入衛(wèi)星軌道可分為加速飛行段、滑行段(慣性飛行)和最后加速三個(gè)階段。加速飛行段是指運(yùn)載火箭由地面垂直起飛,在發(fā)動(dòng)機(jī)推力的作用下,運(yùn)載火箭飛出了稠密大氣層后,達(dá)到預(yù)定速度熄火。運(yùn)載火箭熄火后推力等于零,這時(shí)靠自己獲得的能量,在地球引力的作用下滑行,一直飛到與衛(wèi)星軌道相切的位置時(shí),火箭再一次點(diǎn)火,稍許增加一點(diǎn)速度,使衛(wèi)星最后加速入軌。

  為了對(duì)發(fā)射人造地球衛(wèi)星有一個(gè)比較全面的了解,以一枚三級(jí)火箭(液體火箭)為例,將衛(wèi)星的發(fā)射與入軌的一般過(guò)程略述如下:

  當(dāng)衛(wèi)星及其運(yùn)載火箭出廠運(yùn)送到發(fā)射場(chǎng),經(jīng)技術(shù)陣地檢測(cè)合格后,再運(yùn)送到發(fā)射陣地,豎立在發(fā)射臺(tái)上,爾后進(jìn)行衛(wèi)星和運(yùn)載火箭的對(duì)接、加注推進(jìn)劑、程序控制指令的裝定以及各種測(cè)試,在最后測(cè)試合格后,由控制中心下達(dá)命令,火箭點(diǎn)火。在第一級(jí)發(fā)動(dòng)機(jī)的推動(dòng)下起飛,火箭徐徐垂直上升,穿過(guò)稠密大氣層后,第一級(jí)發(fā)動(dòng)機(jī)在預(yù)定時(shí)間熄火、分離、脫落,與此同時(shí),第二級(jí)發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火工作,繼續(xù)加速。第二級(jí)發(fā)動(dòng)機(jī)在預(yù)定時(shí)間熄火、分離、脫落,運(yùn)載火箭的第三級(jí)與衛(wèi)星一起,經(jīng)過(guò)一段自由滑行,到達(dá)預(yù)定軌道附近,按程序控制指令第三級(jí)發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火,繼續(xù)加速,使之達(dá)到預(yù)定速度,在預(yù)定點(diǎn)把衛(wèi)星彈出,進(jìn)入預(yù)定軌道。這就是發(fā)射人造地球衛(wèi)星的簡(jiǎn)單全過(guò)程。當(dāng)然,在這過(guò)程中,如果某零部件出了故障,那么衛(wèi)星發(fā)射就會(huì)失敗。

  將衛(wèi)星送入地球軌道的辦法很多,前面所述只是其中的一種,是節(jié)省能量的最簡(jiǎn)便易行的一種。

 

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