¿Cuál es el principio del lanzamiento de un cohete?
La gente conoce la "velocidad cósmica" desde la época de Newton. La velocidad del cohete V-2 no es lo suficientemente rápida como para que el cohete deje de aterrizar después del lanzamiento y orbite la Tierra para siempre. Debe alcanzar al menos la velocidad de 7,9 km/s requerida por el primer universo. Esta velocidad es 23 veces la velocidad del sonido. A esta velocidad, sólo se necesitan 39 segundos para viajar de Nanjing a Shanghai. Los científicos han calculado que para alcanzar esta velocidad, el peso del combustible debe ser al menos 39 veces mayor que el de un cohete vacío. En otras palabras, si el peso total de un cohete es de 1 tonelada, debe contener 975 kilogramos de combustible, lo que representa el 97,5%, mientras que la carcasa del cohete, el tanque de combustible y todos los demás equipos sólo pueden contener 25 kilogramos. Nadie tiene la capacidad de construir un cohete así. Porque incluso un huevo asequible pesa 110 kg por cada 1000 kg. Y para volar más lejos, es mejor hacer un cohete más pequeño (como 1:39 en lugar de 1:50 o más).
¿Dónde está la salida? Tsiolkovsky encontró una solución para nosotros: ¡utilizar cohetes de varias etapas! En pocas palabras, el tanque de combustible se divide en varias secciones y una sección se desecha después de su uso. Esto puede reducir en gran medida la gravedad específica del combustible, liberando así la gravedad específica para cargar varios instrumentos y equipos de investigación científica. Por ejemplo, hay un cohete de tres etapas, y su tercera etapa lleva una carga útil de 1 tonelada: un satélite o una nave espacial. El cohete en sí pesa 1 tonelada y el combustible es tres veces mayor: 6 toneladas, por lo que el peso total de esta tercera etapa es de 8 toneladas. Usando estas 8 toneladas como carga del cohete de segunda etapa, según la proporción de 1:8, el peso total de la segunda y tercera etapas es de 64 toneladas. Por analogía, incluida la primera etapa, el cohete completo pesa 64X8=512 toneladas. En este caso, el peso total del combustible es de 438 toneladas, lo que representa el 85,5% del peso total. Aunque esta proporción sigue siendo grande, es mucho menor que la de un cohete de primera etapa.
La mayoría de países utilizan actualmente este método de cohete de tres etapas: la primera etapa se enciende y la nave espacial acelera hasta una determinada velocidad. Esta etapa se desactiva automáticamente cuando se agota el combustible. Al mismo tiempo, la segunda etapa se encenderá automáticamente, permitiendo que la segunda etapa más ligera continúe acelerando. Al final, completará su misión y escapará de la caída. Finalmente, un cohete de tercera etapa puede acelerar un satélite o una nave espacial más ligera a la velocidad deseada y ponerlo en órbita.
Los cohetes modernos son realmente gigantes. Tomemos como ejemplo el cohete estadounidense "Saturn V". Puede enviar satélites o estaciones espaciales que pesen más de 65.438+000 toneladas a la órbita alrededor de la Tierra, o enviar una nave espacial de casi 50 toneladas a la Luna. Fueron la nave espacial Apolo y las sondas planetarias Voyager las que conmocionaron al mundo. El cuerpo principal del cohete Saturn V tiene 85,7 metros de largo, si se le suma la nave espacial Apolo en la parte superior, alcanzará una altura de 110,6 metros, lo que equivale al Hotel Jinling de Nanjing. El diámetro máximo en su base es de 13 metros y no pueden pasar 20 personas cogidas de la mano. Tiene nada menos que 2 millones de componentes principales y el peso total de todo el cohete es de 2.930 toneladas, lo que es comparable a un tren completamente cargado. Su primera etapa tiene 42 metros de altura, su cola 18 metros y pesa alrededor de 2.600 toneladas, lo que representa 3/4,5 del peso total. El potente motor puede generar más de 3 millones de kilogramos de fuerza motriz, con una potencia total de 175,6 millones de caballos, lo que equivale a la suma de 500.000 camiones grandes. Su consumo también es asombroso: 2.200 toneladas de combustible pueden mover 12.500 camiones durante una hora, pero sólo puede arder durante dos minutos y medio. Dos minutos y medio después despegó automáticamente. En ese momento, el cohete se había elevado a una altitud de 60 kilómetros y su velocidad alcanzaba los 2,7 kilómetros por segundo. La segunda etapa del cohete tiene 25 metros de largo y contiene 340.000 galones (15.400 litros) de combustible líquido. Después de arder durante 8 minutos, la última etapa del cohete fue enviada a una altitud de 177 kilómetros, aceleró a 6,7 kilómetros por segundo y luego despegó. Al mismo tiempo, la tercera etapa, de 17 metros de largo, continúa encendiéndose, enviando satélites o naves espaciales a órbitas predeterminadas.