飛出地球

前言

我國是火箭的故鄉(xiāng)。早在公元9世紀，勤勞智慧的中國勞動人民就用火藥制成了世界上最早的火箭——火藥火箭。13世紀，我國的火藥和火箭技術相繼傳到阿拉伯和歐洲。英、法等國制造了許多形式的火箭。隨著火箭推進劑和材料科學的發(fā)展，1926年第一枚液體燃料火箭發(fā)射成功。第二次世界大戰(zhàn)期間，德國研制了新型的V－2火箭。我們知道，地球對周圍的物體都有吸引力，因此從地球上拋出的物體就要落回地面。那么為什么月球不落在地面上呢？就是因為月球一方面受到地球的吸引力，使其具有向地球運動的趨勢；但是另一方面，月球本身有一個很大的速度要飛離地球。這樣一來，就形成了地球與月球之間的既相吸引又相排斥的運動。當地球的吸引力恰好等于月球繞地球運轉的向心力時，月球既不能被吸到地球上來，也不能飛離地球而去，只能繞地球不停地轉動。根據這個道理，人們受到啟發(fā)，后來才有人造衛(wèi)星升天。根據向心力公式和萬有引力定律，人們推算出人造衛(wèi)星環(huán)繞地球運行所需的最小速度約為每秒7.9 千米。人們把這個速度叫做第一宇宙速度。如果物體運動的速度達到每秒11.2 千米，它就能掙脫開地球的引力，成為繞太陽旋轉的人造衛(wèi)星了。這個速度又被稱做第二宇宙速度。如果物體的運動速度達到每秒16.7 千米；那么它就能掙脫開太陽的引力，飛到太陽系以外的宇宙空間去。這個速度叫做第三宇宙速度。但是，發(fā)射載人火箭，開始時無論如何也不能立即達到第二宇宙速度，因為初速過疾，由于加速所帶來的重壓，會將人置于死地。于是，火箭的速度與人身安全之間又出現了新的矛盾，該如何解決這個問題呢？人們當然既主張保持應有的速度，同時還要保障飛行人員的安全。于是，多級火箭便應運而生了。第一顆人造衛(wèi)星叫“衛(wèi)星－1”號，是1957年10月4日前蘇聯(lián)用強大的“T3A”號火箭發(fā)射的。這顆人類破天荒第一次制成的人造衛(wèi)星，沿著橢圓軌道飛行，環(huán)繞地球一圈需時96分鐘。它一邊在宇宙空間飛行，一邊發(fā)出“嘀、嘀、嘀”的電波，向全世界宣告：宇宙時代的第一頁揭開了。在前蘇聯(lián)的刺激下，美國加緊了發(fā)射人造衛(wèi)星的研制工作。1958年1月31日，美國成功地發(fā)射了第一顆人造衛(wèi)星——“探險家－1”號，在研究輻射能方面建立了功勛。1958年3月21日，美國又發(fā)射了“探險家－3”號衛(wèi)星，對輻射能作了更詳細的研究。1958年5月15日，前蘇聯(lián)又發(fā)射了“東方－3”號，對大氣外層的情況做了各種調查。這些人造衛(wèi)星把在大氣層外的各種情況都弄清楚了。從1958年秋季開始，便進入開發(fā)宇宙的下一階段。應用衛(wèi)星是在宇宙開發(fā)事業(yè)開始后過了兩年才發(fā)射的。按照使用目的，應用衛(wèi)星又可分成通信、氣象、導航、測地、地球資源、偵察衛(wèi)星等。1961年4月12日，莫斯科時間9時07分，一枚銀白色的運載火箭，從前蘇聯(lián)的拜克努爾宇宙發(fā)射場離地升空。這是人類歷史上，第一艘載人宇宙飛船“東方－1”號被送上太空。1969年7月16日凌晨，阿姆斯特朗、奧爾德林、柯林斯三名宇航員被送進了“阿波羅一11”號飛船的艙內。7月20日22時56分(北京時問21日12時56分)，阿姆斯特朗的左腳終于踏上了月面，在那自古荒寂的塵土上印上了他那寬大的靴印。這第一位登月者當時講了一句流傳至今的名言：“對一個人來說，這是一小步，但對人類來說卻是一大步?！?/pre>


內容概要
“全新知識大搜索”系列叢書誠邀多位專家編寫，堅持實用、易懂的原則，力求通過全新的角度來闡釋宇宙、地球、海洋、陸地、節(jié)能、環(huán)保、資源，以及人文科學的各個方面。書中文字簡約，行文流暢，設計精美。本書為該系列叢書之《飛出地球》分冊。     多位專家合力打造，全新角度權威奉獻！“全新知識大搜索”系列叢書闡釋了宇宙、地球、海洋、陸地、節(jié)能、環(huán)保、資源，以及人文科學的各個方面。本書為系列之一。     我們知道，地球對周圍的物體都有吸引力，因此從地球上拋出的物體就要落回地面。那么為什么月球不落在地面上呢？我們怎樣才能登上月球呢？……本書介紹了火箭、人造地球衛(wèi)星、載人航天等知識。本書文字簡約，行文流暢，設計精美，適合青少年朋友閱讀。



書籍目錄
第一章  登天的梯子——運載工具  敲開“天堂”的大門  人類飛出地球的速度  坐炮彈是不能飛出地球的  “火龍出水”和多級火箭  運載火箭  火箭的燃料與速度  多級火箭戰(zhàn)高溫  多級火箭戰(zhàn)嚴寒  多級火箭的盔甲  多級火箭的燃料  現代多級火箭的液體燃料  一箭送三星  “空中暗礁”第二章  敲開“天宮”大門的使者  ——人造地球衛(wèi)星  衛(wèi)星的運行軌道  短暫的衛(wèi)星壽命  蝴蝶為控溫立下汗馬功勞  通信衛(wèi)星是全人類的朋友  前程似錦的衛(wèi)星通信  給通信衛(wèi)星插上“翅膀”  通信衛(wèi)星的發(fā)射  實現衛(wèi)星同步  實現全球性電視轉播  衛(wèi)星通信的優(yōu)點  衛(wèi)星通信的“死角”  微波通信與衛(wèi)星通信  讓通信衛(wèi)星坐上航天飛機  擁擠不堪的同步衛(wèi)星軌道  同步衛(wèi)星的葬身之處  衛(wèi)星通信地面站  廣播衛(wèi)星  數字衛(wèi)星廣播  氣象衛(wèi)星  衛(wèi)星云圖可以預報傳染病  太空天氣的預報  衛(wèi)星發(fā)來臭氧圖  地球資源衛(wèi)星  預警衛(wèi)星  雷達衛(wèi)星  間諜衛(wèi)星  軍事星  海洋衛(wèi)星  海事衛(wèi)星  紅外天文衛(wèi)星  火車避撞衛(wèi)星  明察秋毫的遙感衛(wèi)星  遙感衛(wèi)星地面站  衛(wèi)星上的超級計算機  系繩衛(wèi)星  即將升空的衛(wèi)星發(fā)電站  由衛(wèi)星充任“交通警察”  理想的極地衛(wèi)星  衛(wèi)星當中的小不點兒  衛(wèi)星上的原子能電站  開發(fā)宇宙原子能電站的意義  衛(wèi)星的回收  衛(wèi)星加快了石油探測的步伐  “百慕大神秘三角”之謎  衛(wèi)星在地震預報中的作用  神通廣大的空間農藝師  幫助農民“精確耕作”  衛(wèi)星發(fā)現的隕石坑第三章  載人航天  人類到太空去的重重困難  緩慢而平穩(wěn)地返回地面  第一位進入太空的美國人  載人航天過三關  第三代宇宙飛船的“盔甲”  防止飛船失火  衛(wèi)星式載人飛船  圓了千年飛天夢  “神七”問天  人類企盼飛上月球  登月前奏曲  登上了月球  他們到了嫦娥居住的地方  登月也不是一帆風順的  人類六次探訪月球  登上月球趣事多  登月旅游與人體變化  前蘇聯(lián)人錯過了登月時機  “嫦娥”奔月  月球的年齡  關于月球上水的爭論  月球上的“月震云”  向月球要電能  人類將開發(fā)月球  歐洲人計劃登月  考察月球的身世  激光測月誤差小  利用月球進行通訊  移居月球不是幻想


章節(jié)摘錄
“火龍出水”和多級火箭    300多年以前，我國明代水戰(zhàn)中出現過一種叫做“火龍出水”的火箭武器。這是一截中間挖空的竹筒，里面裝有古老的火藥火箭，竹筒下部也裝有火箭，前后裝飾著木刻的龍頭龍尾。作戰(zhàn)的時候，離開水面1米多的地方點燃下部火箭，竹筒靠著火箭的推動，能夠在水面上飛越2～3千米遠。當起推進作用的火藥燒完以后，竹筒里的火箭才接著被點燃，發(fā)射出去殺傷敵軍。    第二次點燃的火箭，因為在發(fā)射以前竹筒已經有了很快的速度，所以當射到敵人面前的時候，除掉它本身火藥燃燒所產生的速度以外，還要加上竹筒原有的速度，殺傷力就加大了。這實際上就是現代多級火箭的工作原理。單級火箭達不到的速度，多級火箭卻能夠達到。    多級火箭發(fā)射的時候，第一級也就是最下面一級先發(fā)動，把整個火箭推向空中，并且達到一定的速度。這時候，第一級火箭里的燃料燒完了，它就自動脫落，第二級火箭馬上跟著發(fā)動，繼續(xù)把火箭余下的部分向上推，并且繼續(xù)加快速度。等到第二級火箭里的燃料燒完了，它也自動脫落，第三級火箭馬上跟著發(fā)動，也繼續(xù)把火箭余下的部分向上推，并且繼續(xù)加快速度。如果每一級火箭能夠使速度加快每秒鐘3千米，那么到第三級火箭里的燃料燒完的時候，余下的部分的速度就達到了每秒鐘9千米，它穿過空氣層，受到了空氣的阻力，速度雖然會減慢一些，但是也超過了每秒鐘7.9千米，所以能繞著地球轉圈子，不再掉下來了。    多級火箭上面的一級必須做得比下面的一級小得多。例如有一支火箭，它的第三級，也就是最末一級里，裝著一個1噸重的宇宙飛船；火箭的外殼和其他裝備的重量跟它的運載物——宇宙飛船的重量相等，也是1噸；燃料的重量是火箭的外殼、裝備和運載物的重量的3倍，也就是6噸，那么第三級火箭的總重量就有8噸。這8噸重的第三級火箭，就是第二級火箭的運載物，如果第二級火箭外殼和其他裝備的重量也和運載物的重量相等，是8噸，燃料的重量也是火箭外殼、裝備和運載物的3倍，那么第二級和第三級這兩級火箭的總重量就是64噸。而這64噸重的兩級火箭，就是第一級火箭的運載物，如果第一級火箭的外殼、裝備和燃料，跟運載物的重量的比例不變，那么整個三級火箭就應該重512噸。    要減少各級火箭中燃料箱和其他裝置的重量所占的比例，可以從改進設計、材料、燃料等方面想辦法。科學家和工程師們在這個問題上已經花了不少心血，取得了很大的進展。    起初，發(fā)射一艘5噸重的環(huán)繞地球飛行的宇宙飛船，要用一支300多噸重的多級火箭?，F在同樣重的飛船用150噸重的火箭就能送上軌道，也就是每1千克重量的飛船大約需要30千克重的火箭來送它。    運載火箭    我國宋代，就出現了用火藥噴射的火箭。明朝發(fā)展成火箭籠，一下可以發(fā)射100支火箭，那已經是原始的兩級火箭了。在距今600多年前的14世紀末期，我國有個名叫“萬虎”的官員，曾想把47支火箭同時點著，加上風箏上升力量想飛往天空。雖然這次實驗沒有成功，但是這是世界上最早的火箭飛行試驗。    如今，世界上的火箭千姿百態(tài)，種類繁多。按射程可分為近程(1000千米以下)、中程(1000～5000千米)、遠程(5000～1萬千米)、洲際(1萬千米以上)。所謂運載火箭，就是用火箭把測試器、人造衛(wèi)星或宇宙飛船等發(fā)射到太空去，或火箭上裝上核彈頭制成洲際導彈，也可以把核彈頭發(fā)射到很遠的目標?；鸺闪诉\載工具，所以也稱這種火箭為“運載火箭”。    現代運載火箭，結構龐大，“身材”魁梧，豎立在高大的發(fā)射塔架旁，高聳入云。一枚三級運載火箭，有幾十萬個零件，直徑粗達5米以上，長80多米，算起來有18層樓那么高。1979年12月，法國、聯(lián)邦德國、英國、比利時、西班牙等10個西方國家聯(lián)合發(fā)射的“阿麗亞娜”火箭，是歐洲航天局制造的，這是重型三級運載火箭，高47.7米，重200多噸，火箭的推力為245噸。    為把運載火箭送上太空，在發(fā)射控制臺上有100多個開關、按鈕、指示燈以及指示標圖，還有各種跟蹤測量設備、高速攝影機、磁帶記錄儀等記錄設備?；鸺^部放核彈頭、人造衛(wèi)星或飛船，由推動系統(tǒng)產生推力，飛行控制系統(tǒng)保證飛行和命中目標。發(fā)射的時候，第一級火箭先點火發(fā)動，使火箭騰空而起，扶搖直上，穿越稠密的大氣層；接著第二級點火，燃燒完了又自動脫落；第三級再點火，如同接力賽跑。這樣，火箭的飛行速度不斷加快，達到每秒7千米以上，射程一般為7000～12000千米以上。    運載火箭之所以飛行速度這么快，射程這么遠，全靠高能燃料做推進劑。燃料燃燒時，向后高速噴射強大氣流，產生反沖作用而使火箭前進。它自身攜帶著推進劑，包括燃燒劑和氧化劑，不依賴外界物質而工作。大型火箭一般多采用液體燃料，軍用火箭也有采用固體燃料的。液體燃料一般用煤油、液氫做燃燒劑，液氧、液氟做氧化劑。噴氣的動能來自推進劑的化學能，所以也叫化學火箭。為了裝推進劑，配置有很大的燃料箱。燃燒劑和氧化劑分別貯存在兩個燃料箱里，各自通過管子流向燃燒室，混合之后才開始燃燒，其溫度可達4000攝氏度以上。由于有了這個推力，火箭就可以在宇宙空間飛行了。    P8-11








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