涨姿势｜几级运载火箭才能实现第一宇宙速度飞行？

火箭实现宇宙速度飞行要靠多级结构！...

火箭之所以能把航天器和航天员送入太空，靠的就是它能以摆脱地球引力的第一宇宙速度飞行。这么快的速度是如何实现的？其中的原理又是什么呢？

1903年,齐奥尔科夫斯基提出的火箭公式表明，用液氧、煤油等作推进剂的单级火箭是无法达到宇宙速度的，即使用液氢液氧作推进剂，喷气速度也只能达到4.2公里/秒，其单级火箭还是无法达到8公里/秒的第一宇宙速度。

按理说，考虑到空气的阻力，从地面起飞的火箭，实际上应达到9.5公里/秒以上的速度。这样一来，火箭的质量比应达到11以上才行。也就是说，推进剂应占火箭总质量的91%以上。

因此，齐奥尔科夫斯基设想利用多级火箭接力的办法来达到宇宙速度，就是在火箭垂直发射时，让最下面一级先工作，完成任务后脱离，接着启动上面一级，进一步提高速度。这样轻装前进，逐级提高，就能达到宇宙速度。

采用多级火箭发射人造航天器，现在看来似乎是很平常的事，但在大约一百年前，却是了不起的思想突破。不过，运载火箭的级数不可能无限制地增加，因为对最下面一级火箭来说，前面的各级火箭都是它的有效载荷。

理论计算和实践经验表明，每增加l斤有效载荷，火箭需要增加10斤以上的质量来承受，随着火箭级数的增加，使最下面的一级和随后的几级火箭变得越来越庞大，以至于无法起飞。所以，目前各国设计的运载火箭一般不会超过4级。（霍建）

‍