火箭：自产气体推进剂，在真空中飞行

俄国科学家、 现代航天学和火箭理论的奠基人——康斯坦丁·埃杜阿尔多维奇 · 齐奥尔科夫斯基 ( Константин ℈дуардович Циолковский)说: “地球是人类的摇篮， 我们不会永远停留在摇篮里。 为了追求光明和探索空间， 我们开始要小心翼翼地飞出大气层， 然后再征服太阳周围的整个空间。”

像鸟儿一样在天空翱翔是人类自古以来的梦想， 几乎所有讲述航空历史的书都是从远古的神话开始的。 古希腊罗马人给他们的神安上了翅膀，并虚构了多种飞翔生物。 在代达罗斯和伊卡洛斯的神话中， 父子俩用蜡和羽毛做成翅膀， 系在身上飞出囚禁之地， 不幸的是伊卡洛斯飞得太高， 蜡被融化坠入海洋， 代达罗斯则安全降落于西西里岛。 而中国也有羽人传说。 羽人， 在 《山海经》 中有记载: “羽民国在其东南， 其为人长头， 身生羽。”

地球的周围有着一层多用途的面纱， 那就是大气层。 大气层保护着地球上的生物， 使得他们免受从宇宙空间飞来的流星和粒子辐射的危害。 地球表面维持适宜温度， 动物所需的氧气、 植物必需的二氧化碳， 都是大气层提供的。有了大气层，地球上才有万物生长，才有高智慧的高级动物——人类。

由于地球引力的作用，地球大气层的空气并不均匀，它的密度随着高度的增加逐渐下降。在距离地面30千米的高空，大气密度只有海平面的百分之一点五；在100千米的高度上，只有海平面的百万分之一。因此在贴近地面6000千米的高度范围内，空气的质量大约占去整个大气质量的一半。在16千米的高度内，大约包含整个大气质量的四分之三。

人类的航空活动，从一开始便和大气层的密度有直接关系。18世纪工业革命之后，随着生产力的迅速提高，人们开始尝试离开地面到空中飞行。1883年，先后出现了热空气球和氢气球。19世纪末至20世纪初，又从气球发展到飞艇，出现了一种轻于空气的新航空器。1903年第一架活塞式飞机制造成功。1939年第一架喷气式飞机正式诞生。之后，在上世纪40年代里，出现了第一批军用喷气式飞机，50年代后航空航天技术更是不断进步和发展。其中，火箭技术的发展有着不可忽视的重要作用。

航空技术的发展，实质上就是争取速度、高度和航程的过程。1940年，活塞式飞机飞行速度达到每小时755千米，最大航程达到1万千米，巡航高度达到17千米。这时候人们发现活塞式飞机已经发展到了极限，没有什么可提高的余地。但是，喷气式发动机的应用，又给航空飞行开辟了更广阔的前景。现在最先进的喷气式飞机，可以在3万米的高空以三倍音速的速度飞行，持续航程可达到2万千米。(www.xing528.com)

随着航空技术的发展，人们开始意识到:一切航空器，从最初的气球到最新式的喷气式飞机，都只能在大气中飞行，不能脱离大气。飞机要离开地面，必须依靠发动机的推动力，一方面克服空气的阻力，另一方面使机翼和空气发生相对运动来产生上升力。所有的航空发动机的运转，燃料燃烧都必须从大气中获得氧气。这样说来，飞机飞行依赖于大气，能够支持飞机飞行的大气层高度只有30多千米，所以飞机只能在这个高度以下飞行。此外飞机的速度还是不够快。现在，飞机的速度世界纪录是每小时3523千米，大约只有第一宇宙速度^[1]的八分之一。航空方面的日积月累的经验对航天活动是宝贵的，但如果套用飞机升空的办法，显然是飞不出地球的。

但火箭不同，它不是利用空气的浮力和升力，而是依靠自身的反作用力，可以在没有空气的地方飞行。就像乌贼、章鱼可以靠反作用力逃跑一样，火箭也可以利用反作用力冲上天空。但火箭喷射的不是空气，而是燃烧所产生的气体。不同类型的火箭使用不同的燃料，但不论是哪种，都有一个共同特点，那就是它们的推进剂不需要外加空气就能够燃烧。

一般物质燃烧，都需要空气中的氧气来助燃。但是火箭的推进剂中自己带着氧气，这样，即使在几乎真空的浩瀚宇宙中，火箭也能够自己喷射燃烧气体而飞行。

在没有空气的状态下，火箭也可以燃烧前进，这一点人类在1610年就已经知道了。英国的纳索伯爵曾写到:“火箭也可以在水中点火，在水中喷射前进。”

火箭的推进剂既然能够在水中燃烧，那么也应该能在真空状态下燃烧。现代火箭的奠基人齐奥尔科夫斯基坚信“火箭可以在真空状态的宇宙空间里使用”。他研究怎样改进火箭技术能够使它能在宇宙空间里飞行，他在1903年写的论文《利用喷气工具研究宇宙空间》中，就曾提到“液体燃料火箭比固体燃料火箭更适宜于宇宙飞行”的理论。