火箭如何產生宇宙速度？

火箭飛行如何能產生戰(zhàn)勝地球引力的宇宙速度呢？理論研究和迄今的實踐都證明，火箭飛行速度決定于火箭發(fā)動機的噴氣速度和火箭的質量比。發(fā)動機噴氣速度越高，火箭飛行的速度越高；火箭的質量比越大，火箭飛行能達到的速度越高。

火箭質量比是火箭起飛時的質量（包括推進劑在內的質量）與發(fā)動機關機（熄火）時刻的火箭質量（火箭的結構質量，即凈重）之比。因此，質量比大，就意味著火箭結構質量小，所攜帶的推進劑多。

火箭發(fā)動機的噴氣速度，決定于推進劑的性能和發(fā)動機的設計水平。推進劑的能量越高，可獲得的噴氣速度越高，設計水平越高，所獲得的能量效率越高。

能量效率是指推進劑燃燒的熱化學能轉變?yōu)楦咚倥艢獾膭幽艿男省Ｋㄍ七M劑的燃燒效率、發(fā)動機噴管效率和發(fā)動機的循環(huán)效率。能量效率越高，排氣速度越高。

在齊奧爾科夫斯基提出火箭公式的1903年，自然無從談及火箭發(fā)動機的設計水平，就是公認的理想燃料液氫在當時也制造不出來。計算表明，用液氧、煤油等做推進劑的單級火箭是無法達到宇宙速度的。即使用液氫液氧做推進劑，噴氣速度也只能達到4.2千米/秒，其單級火箭還是無法達到約7.9千米/秒的第一宇宙速度。因為考慮到空氣阻力，從地面起飛的火箭，實際上 應達到9.5千米/秒以上的速度。這樣一來，火箭的質量比應達到11以上才行，也就是說，推進劑應占火箭重質量的91%以上，這比蛋清蛋黃占整枚雞蛋的份量比例還大，像軟皮蛋一樣的火箭是造不出來的，即使造出來了也無法使用。

但是科學的思想不應轉牛角尖，退一步或拐個彎就海闊天空。齊奧爾科夫斯基正是這樣。他設想用多級火箭接力的辦法來達到宇宙速度，也就是在火箭垂直發(fā)射時，讓最下面以及先工作，完成任務后脫離，接著啟動上面一級，進一步提高速度。這樣輕裝前進，逐級提高，總能達到所需要的宇宙速度。