幾級運載火箭才能實現第一宇宙速度飛行？

火箭之所以能把航天器和航天員送入太空，靠的就是它能以擺脫地球引力的第一宇宙速度飛行。這麼快的速度是如何實現的？其中的原理又是什麼呢？

1903年,齊奧爾科夫斯基提出的火箭公式表明，用液氧、煤油等作推進劑的單級火箭是無法達到宇宙速度的，即使用液氫液氧作推進劑，噴氣速度也只能達到4.2公里/秒，其單級火箭還是無法達到8公里/秒的第一宇宙速度。

按理說，考慮到空氣的阻力，從地面起飛的火箭，實際上應達到9.5公里/秒以上的速度。這樣一來，火箭的質量比應達到11以上才行。也就是說，推進劑應占火箭總質量的91%以上。

因此，齊奧爾科夫斯基設想利用多級火箭接力的辦法來達到宇宙速度，就是在火箭垂直發射時，讓最下面一級先工作，完成任務後脫離，接著啟動上面一級，進一步提高速度。這樣輕裝前進，逐級提高，就能達到宇宙速度。

採用多級火箭發射人造航天器，現在看來似乎是很平常的事，但在大約一百年前，卻是了不起的思想突破。不過，運載火箭的級數不可能無限制地增加，因為對最下面一級火箭來說，前面的各級火箭都是它的有效載荷。

理論計算和實踐經驗表明，每增加l斤有效載荷，火箭需要增加10斤以上的質量來承受，隨著火箭級數的增加，使最下面的一級和隨後的幾級火箭變得越來越龐大，以至於無法起飛。所以，目前各國設計的運載火箭一般不會超過4級。（霍建）

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