火箭要沿着地球自转方向发射 还要采用倒数计时

火箭要沿着地球自转方向发射 还要采用倒数计时

人类发射火箭的目的,是在太空中进行探测和科学试验,如探空、发射人造卫星与载人飞船等。那么,火箭要沿着地球自转方向发射,发射火箭为什么还要采用倒数计时呢?

火箭要沿着地球自转方向发射

一、为什么发射火箭要沿着地球自转方向

发射火箭之所以要顺着地球自转的方向,道理正跟跳远和投掷铁饼一样,因为地球上的物体都随着地球的自转一起转动。

根据惯性原理,如果顺着地球自转方向发射火箭,火箭在离开地球时就已经有了一个初速度,这个初速度的大小就是地球自转的速度。

在赤道上,线速度可达465米/秒。要使火箭绕着地球飞行不落到地球上来,那就需要使火箭达到7.9千米/秒的第一宇宙速度;要使它飞向月球,就需要达到11.2千米/秒的第二宇宙速度。

要达到这样的速度,当然首先要依靠火箭本身的推力,可是如果火箭在赤道上发射,那么因为有465米/秒的初速度可借,火箭的推力略为小一点点,问题也还不大。

二、为什么火箭发射采用倒数计时

20世纪,一部科幻电影《月里嫦娥》正在拍摄。为了发射模型火箭,导演弗里茨•兰首创了倒数计时的发射程序:

10分钟准备,5分钟准备……1分钟准备,直到发射前10秒钟,而后是10、9、8—3、2、1,起飞!这种倒数计时,会使人产生准备时间即将完结,发射将要开始的紧迫感觉。

之后,德国在20世纪30年代制成第一枚试验火箭,以及40年代初研制“v-2”火箭时,都采用这种倒数计时的发射程序。

40年代后,美国和前苏联研制的火箭和导弹,发射时也都采用了这种程序。它把火箭在起飞前的各种动作按时间程序化,既严格又科学,真是“万无一失”。

目前,世界各国的火箭、导弹和航天飞机的发射,自然就一直沿用这种倒数计时程序了。

三、火箭没有机翼靠什么改变方向

火箭大多数时间是飞行在大气层以外,那里没有空气,那么改变火箭的飞行方向靠什么办法呢?

靠的就是火箭内部的“驾驶员”——飞行控制系统。这个系统有两大作用,一是控制火箭向前飞行(由火箭发动机提供推力);二是控制火箭的姿态(使火箭俯仰、偏航或滚动)。

火箭的飞行控制系统靠敏感元件(类似人的眼睛),去“观察”火箭的飞行状态是否正常(与预定的路线作比较),如发生偏差,立即报告“大脑”(箭上计算机),经过分析思考(计算机进行各种计算),最后向执行机构(类似人的手和脚)发出修正指令,控制火箭沿正确的方向飞行。

火箭在真空环境里飞行时,如果用类似飞机的空气舵,自然就不起作用了,需改用燃气舵和摇摆发动机。

燃气舵安装在发动机喷管的尾部,用石墨或耐高温的合金制成,当发动机燃烧室喷射出来的高速气流作用在舵面上时,就会产生控制力以改变火箭的姿态。

摇摆发动机是将发动机安装在可变动推力方向的支架上,用改变推力的方向来达到改变火箭姿态的目的。

因此,火箭的外形多是圆柱体,光秃秃的,它虽然没有机翼,但同样也能随心所欲地改变飞行方向。

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