火箭为什么要倾斜着飞行?
发布日期: 2020-05-03
信息来源: 飞天科普周刊
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不论你是在现场观看火箭发射,还是守在电视机前看直播实况,都会发现一个现象:火箭在上升过程中并非始终保持直线,而是在起飞后不久就会逐渐倾斜,最终在天空中呈现一条抛物线状的飞行轨迹。
直线上升不是可以更快到达太空吗?为什么火箭要斜着飞?其实这样的设计充满了科研人员的智慧,能让火箭按照经过严格计算后设计出的轨迹,用更少的燃料将航天器送入预定轨道,大幅减少燃料的使用与消耗。
垂直发射,突破阻力
人类赖以生存的地球大气大部分都集中在距地表50公里以下的高度,在给我们提供保护的同时,也给火箭进入太空带来了很大阻力。飞行时,火箭由于空气阻力消耗了大量的能量,并且需要确保在其大部分燃料用尽前达到足够高的高度。这就是为什么火箭最初飞行速度很快的原因,因为它需要在尽可能小的距离内穿过大气层最厚的部分。
倾斜飞行,保证入轨
要使航天器在太空长期飞行,必须使其具备第一宇宙速度(7.9公里/秒),然后依靠其向心力维持在轨飞行,不受地球引力而坠落。
因此,火箭倾斜飞行也是为了给航天器提供绕地球飞行的速度方向。为保障航天器顺利入轨,火箭升空后开始倾斜,并逐渐增加这个倾斜角度,直至到达绕行地球的椭圆轨道。通过利用地球引力来改变火箭飞行方向,节省的燃料可用于水平加速,以达到高速,从而更容易进入轨道。
简而言之,要进入地球轨道,火箭必须在发射后将其轨迹弯曲,否则将会在到达一定高度后耗尽燃料,最终落回地球。通过倾斜飞行,一方面可以节省燃料用于水平加速,另一方面可以改变火箭的爬升方向和加速度,最终给航天器提供合适的高度、速度和飞行方向,使其能够正常进入预定轨道。
(责任编辑:张馨方)