在看到火箭发射之后,你可能会思考火箭燃料是由什么制成的。确切来说可能有两种燃料被用在火箭上。燃料可以被分成液体燃料和固体燃料。
图解: 由范登堡空军基地发射的德尔塔-4重型运载火箭
使用固体燃料,这必须有燃料和氧化剂来制造固体燃料火箭。氧化剂是燃料燃烧时所需要的化学品。由于太空没有大气压,火箭不得不自己携带燃料和氧化剂。最常见的固体燃料是铝。为了让铝燃烧,这些固体燃料火箭使用高氯酸铵作为氧化剂。为了让它们产生化学反应,铝和高氯酸铵通过另一种称为粘合剂的化合物结合在一起。当把它们混合在一起的时候,燃料会轻微的带一些橡胶的黏稠度。这些橡胶物质最后被装入壳中。随着燃料的燃烧,热量和能量会导致火箭内部升温。水蒸气和气体喷射出火箭,导致火箭被推向天空。你会发现火箭上的许多助推器(不是主发射器)都使用固体燃料。这是这种燃料寿命短,燃烧速度非常快。
图解:正在进行点火测试的RS-68火箭发动机
而主发动机更可能用的是液体燃料推动。液体燃料发动机由液氧和液氢组成。液氢作为燃料而液氧作为氧化剂。值得一提的是,氧化剂是帮助燃料燃烧的。氢需要是液体而不是气体的形式,这是为了在火箭上拥有更小的罐。气体很轻,所以这可能需要一个更大的罐来容纳氢气,而不是容纳液体氢气。液态氢和氧被释放到发动机中,在那里它们开始结合用以产生水,就像固体燃料一样,水蒸气产生了能量和蒸汽。蒸汽的释放让火箭向上移动。
图解:1926年美国教授罗伯特·戈达德试射首枚液体火箭
为了让火箭从地面进入太空,火箭既需要固体燃料也需要液体燃料。你可能会想,火箭可以只带液体燃料,因为液体燃料更高效而且在燃烧的时候能给更多的推力。然而,只有液体燃料的话需要一大罐的燃料,固体燃料能使火箭升空,增压器从火箭上掉下来使火箭更轻,然后燃烧液体燃料使太空向上继续移动。
图解:在美国国家航空航天博物馆展出的V-2火箭发动机
因此,火箭燃料可以被分成固体燃料和液体燃料,火箭发动机和助推器携带燃料和氧化剂。对于固体燃料来说,组成成分是铝和高氯酸铵。对于液体燃料来说,组成成分是液态氢和液态氧。当他们结合后,燃料释放水,让火箭离开地面。
相关知识延伸阅读
火箭(来自意大利链梭芯),是从火箭发动机获得推力的导弹。譬如航天器、飞机以及其他车辆。火箭发动机排气完全由之前在火箭内携带的推进器形成。火箭发动机是通过行动和反应起作用,并且通过高速排出相反方向的排气就能讲火箭推向前方,因此它可以在空间得到真空中工作。
图解:冯·布劳恩在美国太空和火箭中心与土星5号动态测试火箭第一级所用的F-1火箭发动机合影
事实上,火箭在太空中比在大气层里更高效。多级火箭有能力获取逃逸速度,因此可以实现无限的最大高度。与空气发动机相比,火箭重量轻,功能强大,能够产生大的加速度。为了控制它们的飞行,火箭依靠动量,翼型,辅助反应引擎,万向节推力,动量轮,排气流的偏转,推进剂流动,旋转或重力。
图解:联盟号运载火箭的助推级采用四个RD-107发动机,第一级(芯级)采用RD-108发动机,其均拥有四个固定的推力室,同时RD-107另有两个游动推力室,RD-108则有四个游动推力室
火箭用于军事和娱乐的用途至少可以追溯到13世纪的中国。直到20世纪才发生了重大的科学变化,行星际和工业用途。当时的火箭是太空时代的支撑技术,包括踏上地球的月球。火箭现在用于烟花、武器装备、弹射座椅、人造卫星运载火箭、人类太空飞行以及空间探索。
参考资料
1.Wikipedia百科全书
2.天文学名词
3. spacedictionary-小胡
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