一脚踩下去能飞上天?火箭升空的秘密其实就在厨房里
看完这篇你会知道火箭靠喷气反推升空、为何要造得那么大,以及冲出大气层要闯过哪些难关
点火的瞬间,火箭屁股底下喷出一大团橘红色的火焰,整个发射台都在颤抖——几百吨的钢铁巨兽,就这么慢悠悠地离了地,越飞越快,最终消失在云层里。你有没有想过:它靠什么力气飞上去的?翅膀没有,螺旋桨没有,难道真的是"屁股喷火"就能上天?
喷火究竟在"推"什么?
答案就藏在一个你小时候玩过的游戏里——吹气球,然后松手。气球会嗖地乱飞,对吧?气球往后喷气,自己就往前冲。火箭的原理和这个一模一样,只不过把"气"换成了几千度的高温燃气,把"气球皮"换成了几十米高的钢铁外壳。这叫"作用力与反作用力":你推它,它就推你,而且力气一样大、方向相反。燃料在火箭底部的发动机里燃烧,产生的气体拼命往下冲,火箭就被反推着拼命往上飞。
有人会问:空中又没有东西可以"蹬",火箭蹬什么呢?这就是很多人的误区——火箭根本不需要蹬任何东西。它蹬的是自己喷出去的气体。就像你在游泳池里把水往后拨,人就往前走,完全不需要踩地。越是真空的太空,少了空气阻力,火箭反而飞得更爽。
那火箭为什么要造得那么大?
你注意到没有,一枚火箭里,真正装宇航员或卫星的那部分其实小得可怜,顶多占整体的一个"帽子"。剩下那一大截呢?全是燃料罐。这是因为要对抗地球引力,火箭需要烧掉海量的燃料。以"长征五号"为例,它起飞重量约870吨,但真正送上去的货物只有几十吨,其余的大部分都是燃料的重量。
更绝的是,火箭一边飞一边"减肥"。它通常分成好几节,底下一节燃料烧完了就直接抛掉,继续点燃上面一节。这叫"多级火箭",道理很简单:空箱子重着拖上去多费劲,扔了就好。就像你爬山,背包里的东西吃一点扔一点,越走越轻,反而爬得更快。
冲破大气层要过几道"鬼门关"?
火箭升空最难的不是"飞起来",而是头几分钟。离地的时候空气最密,阻力像一堵墙,加上地球引力在拼命往下拽,火箭发动机必须全力工作才能撑过去。速度一旦突破大约每秒7.9公里,也就是"第一宇宙速度",卫星就能在地球轨道上稳定绕圈,不再掉下来——这个速度大概是子弹速度的8倍。而要彻底"逃离"地球引力飞向深空,还得冲到每秒11.2公里以上。所以火箭升空那几分钟,烧掉的燃料往往是全程最多的。
下次看火箭直播,盯着那团火焰想一想:人类用一个吹气球的原理,造出了能跑到月球去的机器——而这一切,从牛顿想明白那个道理到现在,也不过才三百多年。