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。
探空火箭一般為無控製火箭,具有結構簡單、成本低廉、發射方便等優點。
登月火箭所走的路線並非直線在常人的想象之中,天空是最自由的,“天高任鳥飛”嘛!按此思想自然會想到:登月飛行走直線該多好呀,因為兩點(地球與月亮)間的最短距離是直線,這樣的飛行方案豈不是既經濟又省時嗎?
其實不然。
“阿波羅”登月飛行實際上是沿著一條十分複雜的曲線進行的:先通過一、二級火箭把飛船送入180千米的圓形環地軌道。在此軌道上運行1.5~2周後,再通過第三級火箭的推動力使飛船達到第二宇宙速度進入奔月軌道。在飛船距月球表麵約110千米時,進入先橢圓後圓形的環月軌道。
在作了13周的繞月飛行後才由登月艙正式登月。
為什麼登月飛行要走曲線呢?這是因為,地球、月亮都在運動之中,火箭的發射都得考慮這種種運動。選擇最佳的航行軌道對規劃飛行時間、優化火箭設計等都是必不可少的。再則,登月飛行是空前規模的航天創舉,雖有充分而精確的前期試驗,但在正式奔月和登月之前,先在繞地、繞月的“停泊軌道”上逗留作衝刺前的精心調整,也是十分必要的。凡此種種,都使登月的路線變得曲折起來。
發射火箭要倒數計時發射火箭計時數9、8、7……3、2、1,而不是數1、2、3……7、8、9,這是為什麼呢?
1926年3月16日,世界上第一枚液體火箭在美國飛行試驗成功了。火箭燃燒2.5秒之後,上升高度約13米,飛行距離達56米。雖然這枚火箭並不理想,但它開創了人類航天史的新紀元。
這枚火箭的試驗成功,引發了全球範圍的“火箭熱”,當時德國的一家電影公司決定拍攝第一部描述太空旅行的科學幻想故事片《月裏嫦娥》,並委托德國的“宇宙飛船航行協會”為這部電影製造一枚“電影火箭”。德國工程師們得到了電影製片廠的資金後,製造出宇宙飛船和火箭的模擬品。在拍攝火箭發射的過程中,導演想出了倒數計時的方法。該計時方法是采用機械結構,使計時逐漸減小,實現最簡單的倒數計時發射程序。這很符合火箭試驗規律和人們習慣,它清楚地表明了火箭發射時間逐漸減少的情景:10分鍾準備,5分鍾準備,直到發射前10秒鍾,然後9、8、7、6、5、4、3、2、1,發射!
真正的火箭未研製成功,但影片卻拍成了。
導演在拍片時,采用倒數計時的目的是想吸引觀眾的注意力。後來世界各國在發射火箭和導彈、起爆核武器以及發射航天飛機時,都采用倒數計時發射程序,並一直沿用至今天。
發射衛星要找“窗口”
1900年4月7日晚,全國電視觀眾守候在熒屏前,等待觀看發射“亞洲”1號通信衛星的轉播。原定火箭於19時50分升空,可是屏幕上出現了“因發射場氣象條件不好,發射時間待定”的字樣。後來“長征”3號火箭終於在21點30分順利起飛。行家們解釋道:19時50分是第一個發射窗口,21時30分是第二個發射窗口。
發射衛星還有“窗口”?不錯,但這裏說的“窗口”是各種條件都有利於發射的一個時間段。
若要讓衛星飛往其他行星,就得研究地球與這些星球不斷變化的相對位置,在幾年甚至幾十年的範圍裏找出一段隻有幾十天長短的日子,這時用較小推力的火箭、花較短的飛行時間,就能低達目的地。例如:1977年發射的“旅行者”1號、“旅行者”2號飛船,充分利用了有利的行星排列,分別考察了木星、土星、天王星和海王星。
就是環繞地球的人造衛星,也不是隨時都能送上天的。有的衛星靠太陽能電池供電,要求一入軌就在太陽光照耀下,不能落在地球的陰影裏,這也需要用選擇發射窗口來解決。