火箭飞上天后怎么下来?
火箭分为运载火箭和人造卫星两部分。人造卫星可以理解成要被运送的物品,比如各种航天员太空舱、空间站、天文望远镜等。人造卫星在被运载火箭运送到预定轨道后,基本就不会再回到地球表面了。
运载火箭按照功能的不同,会分成不同的级。比如我们最近经常听说的长征五号B就是二级半运载火箭。所谓的级,本质上就是一个个具有独立动力的子火箭。不同级之间的火箭会按照预定的发射方案互相搭载在一起成为一架完整火箭。
“二级半”中的半级,是一个比较有中国特色的定义,指的是“助推器”,它在火箭点火升空初期辅助火箭加速飞行,达到一定程度后脱离火箭主体。之后火箭主体第一级继续飞行到一定高度继续脱离开来,再由第二级将卫星等设备注入到既定轨道。
之所以要分不同级,是因为引力弹弓效应的限制,必须得有一个逐步加速、逐步减速的过程,否则达到一定速度之前没办法往高空走,达到一定速度后又没法停下来。
打个比方(可能有误差),如果要将一颗人造卫星送到离地面36000公里的地球同步轨道上,必须给它提供每秒11.2公里的速度,这个速度比我们坐飞机时快10倍还多。为了达到这个速度,我们需要火箭主体的几级和助推器配合加速,但要将火箭和卫星一起加速到那么高那么快的速度,必须要有非常多的燃料。由于需要的燃料非常多,因此又需要更大的空间来装燃料,又得用更大力的发动机推动,结果又得加燃料....所以就需要助推器这种“半级”来进行额外的动力加速,而助推器在完成它的工作后即可脱离。
在人造卫星被送入既定轨道工作后,火箭主体(通常是一级和半级)已经完成了它的运载使命,没有继续工作的部件,所以也就基本无法回到地球了。但是,现在世界各国都在研究的可重复使用火箭技术,指的就是尽量让火箭主体的某些部件,比如第一级/第二级等可以部分回到地面。