第十一章
能通天的通天塔
古巴比倫有一則美麗的神話:沿著高聳於地麵的寶塔攀登,人們即可升登天界。這就是最早的通天塔。以科學昌明的現代人的眼光,通天塔的設想並不是無稽之談。因為,從理論上講,隻要在赤道上將塔造到35800千米的高度,那麼從塔頂上釋放的任何物體都會成為“停在空中不動”的地球同步衛星。誰到了那兒,都會嚐到完全失重、真正飄飄欲仙的滋味。
通天塔為什麼能通天呢?那先要回答:為什麼我們跺腳一跳不能登天?誰都知道,這是地球的引力將你又拉回了地麵。為了助你一“跳”,當用火箭將你加速到8千米/秒左右的速度時,你就能在通常的環繞軌道上繞地球運轉,高度大致為幾十萬至幾百萬米。但是,火箭的發射是“一步登天”的。而今,當你沿著通天塔一步步攀登(當然也可乘坐特殊的電梯)時,一方麵,你離地麵的距離越來越大,地球的引力越來越小;另一方麵,你隨塔繞地心旋轉的速度則越來越大。而當你達到同步高度時,地球的微小引力剛好用來維持你在那個高度繞地球作同步運轉,你就處於“完全失重”狀態,那時,不論你是“站”在塔頂上還是從塔頂上“跳下”,你都是一顆“地球同步衛星”。
建造通天塔,目前在技術上尚無法實現,但它的理論卻是十分可靠的。
火箭是實現航天飛行的運載工具
火箭自身攜帶全部推進劑,不僅可以在大氣層內飛行,也可以在大氣層外飛行。因此,它是實現航天飛行的運載工具。
火箭的用途很廣泛,不僅民用,也可軍用,如節日焰火用的小火箭和把人類送上月球的巨型運載火箭。在軍事上,火箭可用於攻擊敵方軍事目標和偵察敵方軍事設施。
作為運載工具,火箭可以把人造地球衛星、載人飛船、空間探測器以及其他航天器送上預定軌道。現代最大的運載火箭是美國的“土星”號運載火箭,總長約110米,飛行推力在3400噸。
火箭的種類不少,根據能源不同可分為化學火箭、核火箭和電火箭。化學火箭又分為固體火箭、液體火箭和混合推進劑火箭。不論哪一種火箭,它們的原理基本相似。火箭發動機在工作時噴出高速氣體,產生反作用力推動火箭前進。在飛行過程中,隨著推進劑的消耗,火箭的質量不斷減小,而速度不斷增大。隨著火箭技術的進步,它的運載能力越來越大,由最初的幾千克、幾十千克提高到120多噸。沒有火箭作運載工具,就無法實現航天,更談不上登月了。
探空火箭
發射探空火箭的目的是在近地空間進行探測和科學試驗。探空火箭能探測大氣各層結構、成分和參數,研究電離層、地磁場、宇宙線、太陽紫外線和X射線、隕塵等多種日地物理現象。
探空火箭所獲得的資料可以用於天氣預報、地球和天文物理研究,為彈道導彈、運載火箭、人造衛星、載人飛船等飛行器的研製提供必要的環境參數。其次,探空火箭還可以用於某些特殊研究,如利用探空火箭進行生物機體在失重狀態下的生理變化和適應性研究,或者用探空火箭進行新技術和儀器設備的驗證性試驗。
世界上第一枚探空火箭是美國在1945年研製成功的,它叫“女兵下士火箭”。它能將11千克的有效載荷送到70千米的高空。在50年代以後,世界上開始研製探空火箭的國家越來越多。例如美國、蘇聯以及其他發達國家都在搞探空火箭。目前世界上已有20多個國家向太空發射了幾千枚探空火箭。我國於1958年開始正式研製探空火箭。