儿童太空火箭床品牌排行榜 火箭在太空真空环境下,是如何产生推力的

我们都有过这样的经验：当我们突然释放一个气密的充气气球时，气球中的空气会很快被吹出，气球会朝着与喷射方向相反的方向飞出，这说明它们都受到力的影响。事实上，这种力量不是来自外部世界，而是来自他们自己。 早在17世纪，英国伟大的科学家牛顿就对这种现象的原理作了科学的阐述：当一个物体给B物体一个力时，B物体必须给B物体一个反作用力。力和反作用力大小相等，方向相反，在同一直线上。这是著名的牛顿第三定律，根据它火箭可以飞行。

任何发射宇宙飞船或卫星的火箭都携带大量高能化学推进剂。 火箭点火起飞后，推进剂被送入火箭发动机燃烧室，在燃烧室中迅速燃烧，轿春慎产生大量高温高压气体。高压气体在火箭尾喷管处迅速膨胀，高速从尾喷管喷出，进入燃烧室，对火箭产生反作用力，即对火箭产生推力， 使火箭朝高压气体喷射的相反方向飞行。

火箭推进剂由燃烧剂和氧化剂两部分组成。液体火箭发动机燃烧室和氧化剂分别储存在火箭燃烧室和氧化剂罐中。火箭点火后，燃烧器和氧化剂分别通过涡轮泵进入燃烧室，在燃烧室内混合、燃烧、膨胀和喷射，将推进剂的化学能森型转化为动能，从而产生推力；固体推进剂火箭是火箭点火后的燃烧室和氧化剂罐，固体推进剂从底部向顶部或从内层迅速燃烧到外层，产生高压气体，高压气体从喷嘴中高速膨胀并喷出，向火箭产生推力。

由闭敬于火箭携带氧化剂，不需要空气中的氧气，火箭推进剂仍能在真空环境中燃烧，并推动火箭高速飞行。与火箭不同的是，飞机只携带燃烧剂（如航空煤油），它们依靠空气中的氧气作为氧化剂。因此，飞机发动机不能在太空或非常稀薄的大气层中工作。当然，飞机不能在太空飞行。

在日本，有一个很普通的岛屿，但它在国际航天领域的地位却能够媲美美国卡纳维拉尔角发射场和中国酒泉卫星发射中心，因为这里是日本最大的宇航研究中心和航天发射中心，也是日本人研究和征服太空的前哨基地。它就是种子岛宇宙中心，由于傍海而修，又被绿色山丘包围，珊瑚礁点缀在发射台周围，所以也被誉为“世界上最美丽的火箭发射基地” 。那么日本为何将如此重要的航天火箭发射基地设置在种子岛呢？

种子岛：隐藏在日本最大稻米之乡的宇宙中心

种子岛位于北纬30 24′东经130 58′，日本九州大隅半岛以南，北隔大隅海峡与大隅半岛相轿冲望，西隔种子岛海峡与屋久岛相望，东、南两侧临太平洋，属于大隅诸岛的一部分，行政区划隶属鹿儿岛县。种子岛呈狭长状，南北长 57.5 公里、东西宽5 - 12公里，地势上是总体呈平缓延伸之势的丘陵，最高点海拔仅 282 米，与相邻的屋久岛最高峰宫之浦岳的1935米高程形成鲜明对比。

种子岛常居人口约为5万人，人口规模在所有离岛中仅次于奄美大岛，但一半以上都集中在北部的临港城市西之表市，其余的人口分散于中种子町和南种子町。种子岛农业比较发达，北部多是旱地，产小麦、白薯和旱稻，南部盛产稻米。在日本周围的小岛屿中，可以说是“最大的稻米之乡”。

按照日本现有的轮廓而言，种子岛北纬30 24′的位置并非航天火箭发射的最佳位置，因为地球是个自转的球体，表面各纬度的线速度并不相同，纬度越低线速度越大，赤道的线速度最大，为456米/秒。而向东发射卫星的飞行速度是由运载火箭的速度与地球自转速度叠加而成，如果火箭发射时，借助地球自转的线速度可以有效提高卫星的轨道飞行速度，来摆梁虚脱地心引力，不仅能够大量节省燃料，还能够延长卫星的运行寿命。

这也是为何世界各大航天大国将火箭发射场尽可能设置在靠近赤道的重要原因，比如欧洲航天发射中心就设置在南美洲法属圭亚那的库鲁地区（北纬2-6 之间），这里也是是法国唯一的航天发射场；意大利管理使用的世界唯一的海上发射场—圣马科航天发射场，也是位于非洲肯尼亚东海岸的恩格瓦纳海湾，为南纬2.9 ；甚至美国的肯尼迪航天中心也是设置在美国本土最南端的佛罗里达州（北纬28 35′）。

日本航天火箭发射场为何不选最南端的波照间岛

至于日本，在建造种子岛宇宙中心之前，其航天火箭发射基地是在“内之浦航天中心”，也就是鹿闭渣歼儿岛航天中心，位于北纬31 14'，而另建航天发射中心却为何没有选在更南的琉球群岛或者小笠原群岛，如日本最南端的岛屿-波照间岛（北纬24度），却选择了比鹿儿岛航天中心南面那么一点点的种子岛（北纬30 24′）呢？

要知道波照间岛是琉球群岛中八重山群岛的组成部分，位于石垣岛西南方56公里，面积约为12.4平方公里，海岸线长14.8公里，岛屿最高点标高59.5米，是琉球群岛最南端的岛屿，大致与我国台湾花莲县平行，也是日本治下的最南端岛屿，岛上设有“日本最南端的碑”。更重要的是，波照间岛在每年2 6月，是日本能观测到南十字星星光的极少数岛屿，也是观测的最佳地点。

那么放弃波照间岛，会不会是因为远离日本本土，发射火箭的*、运输成本高呢？毕竟波照间岛距离鹿儿岛航天中心足有1000多公里，距离东京也有2000余公里，这一距离相当于北京到广西南宁的距离了。要知道美国之所以将肯尼迪航天发射中心放置在佛罗里达州，而不是夏威夷群岛（北纬18 54′-22 之间），就是因为夏威夷群岛距离美国西海岸将近有4000公里，运输不便，保密性也差。

其实这些都不是最根本的原因，因为在国际政治面前，任何成本、技术等问题都不能算是问题。要知道我国四大航天发射中心的酒泉卫星发射场位于北纬40 57'东经100 17'，建于1958年，深居中国内陆，原址考量的首位因素是反间谍和防空袭，而后来建设的太原卫星发射中心（1967年建）和西昌卫星发射中心（1970年建），均位于大山之中，特别是西昌卫星发射中心就处在大凉山峡谷腹地，其原因就是因为中苏交恶，酒泉卫星发射场距离中蒙边界不足300公里。

后来2009年在北纬19 30”的海南文昌建设临海的火箭发射场，也是因为新时代中国海空军有足够的实力防卫空袭，再加上海上运输条件完备，可以充分利用低纬度效费比高的优势，提高地球同步轨道卫星运载能力，延长卫星使用寿命，发展商业航天发射。

至于日本将新一代航天发射中心设置在种子岛，也有海上运输便捷的考虑，距离本土火箭的研发、*所在地也较近，而且种子岛东面便是茫茫太平洋，也不用担心火箭航区和残骸落区的安全性。更重要的是，在1966年日本选址新的火箭发射场时，小笠原群岛和琉球群岛还处于美国的托管之中，种子岛已经算是日本无争议领土的最南端了。

后来1968年美国出于续约《日美安保条约》的考虑，将小笠原群岛的行政管辖权移交给日本，1972年深陷越南战争的美国又为了扶持日本对抗苏联，将琉球群岛的管辖权移交给日本，日本名义上的国土才从北纬30度扩展到北纬24度的琉球群岛。而且波照间岛距离我国台湾岛只有200余公里，如果在这里建造火箭发射中心，不管是美日，还是中国，都会如鲠在喉。

种子岛：日本最大的火箭和卫星发射基地

如今种子岛宇宙中心，已经是日本最大的火箭和卫星发射基地，拥有三座发射场，分别是1966年兴建的用来发射小型卫星的竹崎发射场、1969年兴建的用来发射大型液体火箭，如N火箭和H-1火箭的大崎发射场，以及兴建于1985年的用于发射H-2新型运载火箭的吉信发射场。吉信发射场也是目前世界上最大和最现代化的发射场之一，可与欧洲航天发射中心的库鲁阿里安4发射场以及美国肯尼迪航天发射中心的卡纳维拉尔角大力神3发射场相媲美。

延伸科普：日本H-2B运载火箭，长56.6米，重531吨，使用液氧和液氢为推进剂的二级式火箭，其地球同步转移轨道（GTO）最大发射能力约8吨，空间站转运飞行器轨道的最大发射能力达16.5吨，是目前日本最大型的火箭。相对应的是中国的长征五号大型液体运载火箭，起飞质量约869吨，地球同步转移轨道（GTO）14吨，近地轨道（LEO）运载能力25吨，可完成近地轨道卫星、地球同步转移轨道卫星、太阳同步轨道卫星、空间站、月球探测器和火星探测器等各类航天器的发射任务。

当前，中国长征家族火箭类型多样，对应进入低、中、高等多种轨道的能力。如长征七号火箭起飞质量约597吨，太阳同步轨道（SSO）运载能力约5.5吨，近地轨道（LEO）运载能力为14吨；长征八号中型捆绑式火箭的太阳同步轨道（SSO）运载能力约4.5吨，地球同步转移轨道（GTO）运载能力约2.5吨，近地球轨道（LEO）运载能力约7.6吨。

尚处在论证中的长征九号重型运载火箭，起飞质量超过4000吨，近地轨道（LEO）运载能力140吨，地月转移轨道（LTO）运载能力约50吨，运力与美国土星5号运载火箭（1967年-1973年发射，起飞重量3038.5吨，总推力达3408吨，地月轨道运载能力45吨，近地轨道运载能力118吨）相似，预计将会在2028年前后首次试飞。

所以日本的航天发射实力不容小觑，而种子岛宇宙中心，则承载着日本人征服太空的雄心。
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按照 牛顿第三定律 ，力的作用是相互的。最简单形式的火箭是包围压力气体的腔室，燃烧室一端的小开口允许气体逸出，并提供推力，以推动火箭朝相反的方向运动。 气球就是一个很好的例子。气球内的空气被气球的橡胶壁压缩，空气向后推动，以使向内和向外的压力保持平衡。释放喷嘴后，空气会从中逸出，气球朝相反的方向推进。

如果站在滑板上并向前扔一个球，镇*那力量会将你和滑板向后推。但是，由于你在滑板上的重量比 保龄球 的重量重得多，因此你不会移动得太远。这就是工程师在设计 太空引擎 时面临的挑战。 少量的推力确实使航天器前进，但通常需要大量的燃料才能快速到达任何地方。而加燃料意味着重量增加，这增御没逗加了任务成本。

火箭只有在将气体排出发动机时才能从发射台升起，火箭推动气体，而气体又推动火箭。对于太空火箭，气体是通过燃烧推进剂产生的，推进剂可以是固体或液体，也可以是两者的组合。 为了节省火箭前往遥远行星的燃料，一些航天器绕着一颗行星（比如金星）旋转，利用其引力来加速，这缩短了到达其他目的地的时间。

为了使火箭能够从发射台升起，发动机的作用力或推力必须大于火箭的质量。要达到太空飞行速度，需要 火箭发动机 在最短察绝的时间内获得最大的作用力。 换句话说，发动机必须燃烧大量的燃料并将产生的气体尽可能快地推出发动机。根据 牛顿第二定律 ：燃烧的 火箭燃料 质量越大，产生的气体从发动机逸出的速度越快，火箭的推力就越大。 在空气 中移动 会引起摩擦，周围的空气阻碍了运动。而太空中为真空，所以在太空中，即使很小的推力也会导致火箭改变方向。

火箭在太空真空环境下可以产生推力是因为火箭发动机(rocket engine)带有自己推进剂(燃料和氧化剂)的喷气发动机，它的工作不依赖于外界空气 。 其他喷气发动机，如飞机上使用的喷气发动机，只携带燃料，燃料燃烧所需的氧气是从大气中获得的，所以飞机发动机只能在大气中工作。因为火箭携带燃料和氧化剂，火箭发动机可以在真空空间工作，并为火箭提供太空飞行的推力。

火箭在太空真空环境下火箭能够产生高压气体的燃料来推动自己前进。 与火箭运动方向相反的废气推动火箭前进，因为废气(向外)施加的力在相反方向上具有相等的力，这些气体质量很好。当气体以极快猜虚轮的速度向后喷射时，它会给火箭一个强大的推力，并使火箭加速。太空中没有空气阻力，喷气发动机将使火箭飞得更快。

当火箭喷射气体时，相当于给气体一个向后的推力。 根据牛顿第二定律，喷出的气体将由火上的作用点给出，火箭的反作用力推动火箭前进。 这个物理过程与空气无关，所以即使在没有空气的太空，火箭也可以高速飞行。

如果火箭发动机关闭穗信，根据牛顿第一定律，宇宙飞船将继续在惯性作用下以发动机仍然开启的速度滑动。 或者靠近一个能为火箭提供重力的行星，这样火誉胡箭也会按着一定的速度继续飞行。