《宇宙火箭列车》如何圆了人类的“飞天”梦?
《宇宙火箭列车》是齐奥尔科夫斯基于1929年发表的著名论文。在这篇论文中,他提出了多级火箭的伟大构想,迅速引起了广泛的轰动效应。“宇宙火箭列车”这一构想的实施,彻底解决了宇宙飞船脱离地球吸引力所需速度的问题,实现了人类的“飞天”梦,在航天领域里产生了深远的影响。
1929年,已达72岁高龄的齐奥尔科夫斯基发表了《宇宙火箭列车》一文,在这篇迅速引起了广泛轰动效应的论文中,他提出了多级火箭的伟大构想。
何为“火箭列车”?“火箭列车”实质上就是多级火箭,因为它是一节一节的火箭连接起来的,就像一列火车一样,所以叫做“火箭列车”。
齐奥尔科夫斯基提出宇宙火箭列车的构想,源于人类的一个伟大梦想。
自古以来,人类就有“飞天”的梦想。在古老的中国,就有“嫦娥奔月”的神话故事。随着科学技术的发展,科学家们试图梦想成真,达成人们“飞天”的愿望。
1895年,俄国的齐奥尔科夫斯基提出以人造卫星作为星际航行的“驿站”,再从这个“驿站”向月球和其他星球发射火箭的主张。为此,他自行设计安装制造了一个风洞,研究了100多个宇航飞行器的模型,取得了不少关于空气动力实验的第一手珍贵资料。
经过几年的潜心研究,他出版了一本《可驾驶的金属飞船》,在人类历史上第一次提出了火箭飞行理论。他指出,火箭是克服地球引力、飞出地球的最理想可靠的工具。他还精心构想出了火箭的外观及内在构造情况。他的这一大胆的构想和设计,为现代火箭的产生奠定了坚实的理论基础。
人类要想飞向太空,必须首先征服地球引力这个拦路虎。当时,齐奥尔科夫斯基所设计的火箭,速度不超过每秒2.5千米,这个速度根本不能摆脱地球的引力。经过严格的计算,齐奥尔科夫斯基得出结论,要想摆脱地球引力,必须具有每秒11.2千米的速度。这就是所谓的“逃逸速度”。
齐奥尔科夫斯基经过研究,得出了两个结论:一是火箭的速度决定于排气速度,而排气速度又跟所选用的燃料和氧化剂有关,以液态氧做氧化剂,用液态氢做燃料比用汽油所得排比速度大。二是要使火箭达到较高的速度,必须提高火箭满载燃料时的质量和火箭躯壳的质量之比。
然而,用1吨的外壳要装下30吨左右的燃料是绝对不可能的,更何况外壳的质量还要包括火箭发动机和其他设备的质量,同时还得考虑外壳的坚固性。
正是由于这些原因,使72岁高龄的齐奥尔科夫斯基在多年研究的基础上提出了“火箭列车”的构想。
这种多级火箭之所以能够取得逃逸速度,使火箭飞离地球,是由于第一节火箭在完成自己的使命后便自动脱落,减轻了负荷,上面各级火箭在下面各级火箭已经取得速度的基础上增加速度,所以一级比一节飞得快,客舱和科学仪器设在最顶上的一级火箭内。
“火箭列车”这一构想的实施,最终解决了宇宙飞船脱离地球吸引力所需速度的问题,实现了人类的“飞天”梦。