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多级火箭为什么被称为打开宇宙大门的钥匙?

2019-10-03 05:37

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  地球的引力把人类紧紧地束缚在地球表面,人类的活动空间不过是薄薄的一层球面。地球上生命的保护者大气层,它为人类营造了安全、适宜的生存环境,可是它又限制了人类的视野和活动范围。

  高科技不断发展,人们终于找到了脱离地球引力、飞出地球的高速飞行工具,它就是多级火箭。

  单级火箭的飞行距离和加速度的能力有限。多级火箭是把单级的火箭串接起来,具有更大的、更持久的推动力。第一级火箭的推进剂燃完熄灭后,丢掉第一级,再点燃第二级,依次类推。在每一级里,火箭发动机不止一台而是多台,都由级内单独的推进剂贮箱供应推进剂。目前多级运载火箭一般采用3级火箭。火箭的推进速度就是多级速度的叠加。多级接力的火箭,一级一级地增大速度,又抛掉无用的重量,使宇宙飞行器可以轻装进入太空,这样,火箭就可以达到第一、第二,甚至第三宇宙速度。因此,多级火箭被广泛地应用在航天事业上。

  一般来讲,卫星装在运载火箭的最上端,中间装各种设备,下面就是火箭的本体,本体内的大部分空间都被推进剂储存箱占据了。火箭上装有大流量的高效率涡轮泵,把燃烧剂和推进剂分别同时打入燃烧室内进行燃烧。燃烧以后的高温、高压气体从尾喷管内以每秒4000米的超音速喷出,产生很大的推力。

  我国“长征3号”是一种使用液体推进剂的3级运载火箭,起飞总重202吨。1984年4月8日,它将我国的第一颗试验通信卫星送至地球的静止轨道上。

  并联组成的多级火箭称为捆绑式火箭。捆绑式火箭的中心是主火箭,周围另外捆绑上几枚火箭。发射时周围的火箭先点火,它们的推进剂燃烧完后就自动脱落,接着主火箭点火,继续加速。还有串、并联共存的多级火箭,制造时,先把单级火箭串联起来,然后再在它们的周围捆绑上几枚火箭。

  人们就是利用多级火箭这一把钥匙,打开了通向宇宙的大门,并在月球上留下了人类的足迹。

  载人航天器在太空飞行期间,空间导航设施起着重要的作用,它是航天交通网的“路标”。空间导航的主要任务是监测航天器距目标的距离、飞行速度以及飞行方向的偏差,导航工作最主要是进行跟踪测量。

  空间导航和地面导航不同,地面导航飞行器的飞行轨道是预先设定好的,在飞行器飞行过程中通过各种仪器描绘出它实际的飞行轨道,然后对比其预先测定的轨道模型,及时修正飞行器的飞行姿态,这样就可以完成预定的任务。

  载人航天器在飞行过程中,在不同的阶段将采用不同的空间导航方法。这是一个非常复杂的过程。

  在航天器地面控制飞行期间,可采用无线电测距和基线测量法测速。航天器可以采用惯性测量装置、空间六分仪和光学星图表,使航天员时刻都能知道自己的飞行状态。

  载人航天器在轨道对接时,要进行机动飞行,时刻调整偏差,这时主要采用无线电测距和航天员目视跟踪。

  航天器在降落过程中可采用雷达测距和多普勒测速,向地面降落时可以采用着陆辅助设备。

  航天器在大多数阶段都要靠地面导航设备来导航,美国宇航局主要依靠地面雷达进行跟踪测试,然后再根据信号计算航天器飞行的距离,其精度可以精确到几米。

  导航卫星是在轨道上运行的,飞行器不可能在任何时刻都能用雷达测到导航卫星,这就需要进行网络式的导航。美国研制的卫星导航系统采用均匀分布在轨道平面上的24颗卫星组成的3个卫星网来进行导航。这样,在地球上任何地方至少能同时看到6颗导航卫星,飞行器就可随时随地用它来进行导航了。它的导航定位距离误差在6~9米之内,测出的速度误差小于0.6米/秒,定位所需的时间不超过1分钟。

  卫星导航这种先进的导航手段,非常适用于对天上、陆上、水上、水下的航行工具的导航,被誉为太空的“指南针”。

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