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航天科普

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大炮能把卫星送上天吗

更新日期:2013-7-3来源:上海航宇科普中心

  据研究,只要能使物体获得79公里/秒的速度,它就能绕地球运行,成为人造地球卫星。怎样才能使物体获得环绕速度呢?人们曾经想用大炮把地球卫星发射到天上去,但是,目前超远程大炮只能打出速度为2公里/秒的炮弹,离环绕速度还差得很远。

  用飞机直接把人造地球卫星送上轨道,这也是不可能的。现代喷气式飞机能在空中飞行,靠的是飞机的推力和机翼的升力,而推力和升力的产生又必须依靠空气。这样它离不开包围地面几十公里厚的大气层,速度也不可能很大。

  人造地球卫星是靠火箭送上天去的。发射人造地球卫星的火箭叫做运载火箭,也叫运载工具。人造地球卫星能否发射成功,火箭的速度是个关键问题。

  在目前技术条件下,一般火箭发动机的喷气速度最大只能是25公里/秒,相应地,火箭前进的最大速度是45公里/秒。很明显,要把卫星送上几百公里的高空,并具有环绕速度,用单级火箭是很难达到的。所以,在目前技术条件下,单级火箭无法使卫星达到环绕速度,不能做卫星的运载火箭。

  多级火箭在航行过程中,可把工作完毕而变得无用的火箭壳体和发动机(死重)抛掉,以达到提高速度的目的。目前,发射人造地球卫星只要用二级或三级火箭就足够了。根据需要还可以用一枚多级火箭同时发射几颗卫星。

  多级运载火箭是一个整体,通常由几个单级火箭组成。一般用串联形式连接,各级头尾相接,也有下一级为并联、上面为串联的组合形式,整个运载火箭分为壳体、推进系统、飞行控制系统等。

  运载火箭还有各种分离系统,包括各级的分离,卫星与运载火箭末级的分离,卫星与整流罩的分离。级间分离系统既要保证各级牢固连接,又要在下面一级工作完毕之后,可靠地把它分离掉,同时启动上面一级发动机和控制系统工作。

  发射人造地球卫星时,运载火箭从地面起飞到进入卫星轨道可分为加速飞行段、滑行段(惯性飞行)和最后加速三个阶段。加速飞行段是指运载火箭由地面垂直起飞,在发动机推力的作用下,运载火箭飞出了稠密大气层后,达到预定速度熄火。运载火箭熄火后推力等于零,这时靠自己获得的能量,在地球引力的作用下滑行,一直飞到与卫星轨道相切的位置时,火箭再一次点火,稍许增加一点速度,使卫星最后加速入轨。

为了对发射人造地球卫星有一个比较全面的了解,以一枚三级火箭(液体火箭)为例,将卫星的发射与入轨的一般过程略述如下:

  当卫星及其运载火箭出厂运送到发射场,经技术阵地检测合格后,再运送到发射阵地,竖立在发射台上,尔后进行卫星和运载火箭的对接、加注推进剂、程序控制指令的装定以及各种测试,在最后测试合格后,由控制中心下达命令,火箭点火。在第一级发动机的推动下起飞,火箭徐徐垂直上升,穿过稠密大气层后,第一级发动机在预定时间熄火、分离、脱落,与此同时,第二级发动机点火工作,继续加速。第二级发动机在预定时间熄火、分离、脱落,运载火箭的第三级与卫星一起,经过一段自由滑行,到达预定轨道附近,按程序控制指令第三级发动机点火,继续加速,使之达到预定速度,在预定点把卫星弹出,进入预定轨道。这就是发射人造地球卫星的简单全过程。当然,在这过程中,如果某零部件出了故障,那么卫星发射就会失败。

  将卫星送入地球轨道的办法很多,前面所述只是其中的一种,是节省能量的最简便易行的一种。
 

大炮能把卫星送上天吗