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为什么火箭要垂直起飞?

火箭通常采用垂直发射,这是因为垂直发射时支撑点位于发射台上,发射装置的结构简单、稳定,而且这种姿态有利于火箭的加速和能量的利用,既经济又简便。

运载火箭的体形庞大,长达十几米至几十米,直径几米至十几米,如果倾斜发射就得有一条比箭体更长的滑行轨道。这种滑轨不仅相当笨重、稳定性差、移动困难,而且发射时所产生的振动,势必影响火箭的入轨精度。何况放置滑轨就得有一个很开阔、很平坦的发射场。同时,火箭点火启动时尾部会喷射出高温、高压和高速的燃气流,若火箭处于倾斜状态,就需要有一个相当长的安全区。采用垂直发射可以简化发射设备,能够很方便地使竖立在发射台上的火箭在360°的范围内转动,并保证火箭的稳定性和射向精度。火箭垂直放置发射台上,发射时只要推力稍微超过起飞重量,火箭就可以腾空而起。

垂直发射还有利于火箭迅速穿过大气层,减少因空气阻力而造成的飞行速度损失。但是,垂直飞行的时间不宜过长。因为垂直飞行时,火箭因重力造成的飞行速度损失较大。所以,目前运载火箭垂直飞行段一般为4~10秒。

此外,大型运载火箭所用的推进剂一般都是液体的,垂直状态发射便于推进剂的加注或泄出。垂直发射还有利于精确地确定火箭初始位置。

【知识点】为什么有的火箭要在海上发射

从海上发射火箭,主要是从安全角度考虑。火箭发射存在一定的危险性,发射场应远离人口稠密的地区,火箭飞行轨迹应在人口稀少的地区上方。海洋面积广阔,被抛弃的火箭空壳击中舰船的概率极小。另外,由于地球自西向东自转,赤道上旋转速度最大,借助于这种惯性,在此向东发射能得到额外的发射速度增量,还可节省进入地球静止轨道改变轨道面所需要的燃料,从而提升运载能力。另外,在广阔的海面便于选择与航天器轨道倾角相等的地理纬度向正东方向发射,能增加火箭有效载荷并减小发射成本。当然,由于发射场需要配置各种复杂的发射装置,并要考虑到气象环境因素,所以在海上也不是任何地点都可以建立发射场的。

【发散思维】火箭发射场的选择有哪些要求?