月亮是一个非常具有诗情画意的星球，像李白的《静夜思》中的“床前明月光”，贝多芬的《月光奏鸣曲》，都已成为千古的绝唱．月亮是美好的，几千年前人类还住山洞时就想着嫦娥奔月，我国古代也发明了冲天爆竹，但真正为人类打开飞天大门的是俄罗斯科学家齐奥尔科夫斯基(К．Э．Циолковский)．他应用动量守恒原理推导出火箭飞行能达到的最大速度公式，并指出人类要摆脱地球强大的引力只能采用多级火箭的方式．他在忽略空气阻力和地球重力的前提下得到了单级火箭能达到的最大飞行速度为
其中w为推进剂喷离火箭的相对速度，M0和Mk分别是发动机开始与结束时火箭的总质量．
由于受火箭发动机和火箭结构的限制，目前推进剂的喷射速度w为2～3 km/s，而火箭结构受材料等限制，最多可达到M0/Mk=10，这已经相当于鸡蛋蛋壳的结构．这样，即使不考虑地球引力，火箭能达到的最大速度vt仅为5～7 km/s，低于摆脱地球引力所需要的最低速度(即第一宇宙速度7．9 km/s)．所以，齐奥尔科夫斯基1911年就预言，用单级火箭难以达到第一宇宙速度，在火箭飞行中，必须不断地将壳体在空中丢弃掉，即采用多级火箭的方法，达到发射人造卫星、探索太空的目的．例如，我们可以设计如图3－31所示的“长征3号A”三级火箭，假设每级火箭的参数如表3－1所示，我们可计算出每级火箭从静止开始起飞的最终飞行速度分别为
最终第三级火箭能达到的速度为9．9 km/s，超过了第一宇宙速度:
表3－1 三级火箭的假设参数
图3－31 “长征三号A”火箭的外形及总体布局
从表3－1中可看出，第三级火箭的重量(包括箭上的搭载物)仅为1 t而推动燃料却要666 t．可见，火箭飞行的代价是很高的．
火箭就是靠自身携带全部推进剂，不依赖外界工作介质产生推力，可以在大气层内也可以在大气层外自主飞行的飞行器．火箭的应用范围很广，军事上有火箭炮、导弹，民用上有探空火箭和运载火箭等．它的工作原理非常简单，其运动服从牛顿运动定律．根据牛顿第二定理，火箭发动机工作时，喷出的高速气体给予火箭本体一个反作用力(即推力)，这个推力将引起火箭速度的变化．在飞行中，随着箭内推进剂的消耗，火箭的质量不断减小，速度也就不断增大．这和我们前面讲到的飞机飞行是靠空气气动升力是有本质区别的．在众多的火箭家族中以运载火箭的技术最为复杂．
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