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歷史

起源

  明代的群射火箭

最早的火箭的記載出于中國宋代，所以中國被公認(rèn)是火箭之祖，但其不一定具軍事的價值，通常只限于娛樂用途，例如放煙花。最遲到明代有軍用的火箭問世，作為武器的火箭相對大炮主要優(yōu)點是發(fā)射設(shè)備輕巧，但因為精密度較同期的大炮低，而沒有被廣泛應(yīng)用。

18世紀(jì)，印度在對抗英國和法國軍隊的多次戰(zhàn)爭中，曾大量使用火箭，獲取良好的戰(zhàn)果，也因此帶動歐洲火箭技術(shù)的發(fā)展。

之后又發(fā)展出精密的導(dǎo)引與控制系統(tǒng)，而成為射程遠(yuǎn)、命中率高的武器系統(tǒng)－導(dǎo)彈。

在現(xiàn)代多次實戰(zhàn)中，火箭展現(xiàn)出野戰(zhàn)機(jī)動性、射程遠(yuǎn)、射速快、火力強(qiáng)、高震撼力與高命中率等特性，奠定其在軍事武器發(fā)展史上的地位。

理論發(fā)展

20世紀(jì)初，關(guān)于星際旅行的科學(xué)調(diào)查蔚然成風(fēng)，這很大程度上是由諸如凡爾納、威爾斯等科幻作者的神奇想象力激發(fā)?？茖W(xué)界在火箭技術(shù)上的發(fā)展讓這一目標(biāo)漸漸成為現(xiàn)實。

1903年，高中數(shù)學(xué)老師齊奧爾科夫斯基發(fā)表了《利用反作用力設(shè)施探索宇宙空間》，這是第一部關(guān)于使用火箭進(jìn)行空間旅行的嚴(yán)謹(jǐn)論文?；鸺七M(jìn)計算公式以他的名字命名，他第一個提出使用液氫和液氧作為火箭推進(jìn)劑，并計算出這類火箭的最大排氣速度。他的工作在蘇聯(lián)以外默默無聞，但是在蘇聯(lián)國內(nèi)，他的工作為后續(xù)的研究實驗打下了基礎(chǔ)，并促成了1924年宇航學(xué)會（Society for Studies of Interplanetary Travel）的成立。

1912年，埃斯諾·佩爾特里（Robert Esnault-Pelterie）發(fā)表了關(guān)于火箭理論和星際旅行的演講。他獨(dú)立推導(dǎo)出了齊奧爾科夫斯基火箭推進(jìn)公式，計算出了往返月球和其他行星所需基本能量，提出了使用原子能（如，鐳）進(jìn)行火箭噴射驅(qū)動。

1912年，羅伯特·戈達(dá)德，在威爾斯早期工作的啟發(fā)下，開始了一系列的火箭研究，包括固體燃料火箭需要在三個方面改進(jìn)。首先，燃料應(yīng)該在一個小燃燒室燃燒而不是建造整體的的推進(jìn)劑容器，以承受高壓；然后，火箭可以分為多級；最后，使用拉伐爾噴管（De Laval nozzle）可以使排氣速度超過音速，他在1914年為這些發(fā)現(xiàn)申請了專利。他還獨(dú)立發(fā)展了火箭飛行數(shù)學(xué)理論。

1920年，戈達(dá)德在《A Method of Reaching Extreme Altitudes》中將研究成果公布，其中關(guān)于將固體燃料火箭送上月球的內(nèi)容引起了世界范圍內(nèi)的關(guān)注，褒貶不一。紐約時代周刊寫到：

——時代周刊, 1920.01.23

推進(jìn)技術(shù)

火箭推進(jìn)是一種精密的結(jié)構(gòu)，它的原理主要是力學(xué)、熱力學(xué)，以及其它有關(guān)科學(xué)之運(yùn)用，諸如電學(xué)等?；鸺话愕娘w機(jī)主要的不同點在于：飛機(jī)只能在大氣層內(nèi)飛翔，但是火箭可以在外層空間工作，因為它不需要利用外界空氣便能夠燃燒推進(jìn)。

  火箭發(fā)動機(jī)

火箭推力的獲得，乃由高速噴出物反作用而生成。其原理與用水管噴水時水管會向后退，以及槍向后座的原理一樣。

火箭的燃料經(jīng)過燃燒室燃燒以后，會產(chǎn)生高溫高壓的氣體，之后再經(jīng)過一個噴嘴而加速，并排氣到外界。這些氣體便是推動火箭的原動力。

火箭發(fā)動機(jī)

化學(xué)火箭發(fā)動機(jī)

電氣火箭發(fā)動機(jī)

固態(tài)火箭與液態(tài)火箭便是現(xiàn)今比較常用的火箭。此外，還有混合火箭---就是用固體的燃料而用液體的氧化劑。另外，值得一提的是，現(xiàn)今運(yùn)載火箭大多包含了液態(tài)火箭跟固態(tài)火箭，也就是說，一個火箭可能第一節(jié)是固態(tài)的而第二節(jié)卻是液態(tài)的。

至今只有化學(xué)火箭和離子火箭被實用化。

現(xiàn)代火箭

  羅伯特?高達(dá)德和第一枚液態(tài)火箭

  多節(jié)式火箭

現(xiàn)代火箭誕生自羅伯特·戈達(dá)德將超音速噴管（拉伐爾噴管）裝上液態(tài)燃料火箭引擎燃燒室。這種噴嘴將燃燒室中的熱氣體轉(zhuǎn)成較冷的極超音速噴射氣體，使推進(jìn)力增加超過兩倍且巨幅地增加了效率；在此之前，早期的火箭因為熱能隨氣體排放被浪費(fèi)掉了而相當(dāng)?shù)臎]效率。在1920年，高達(dá)德出版了《A Method Of Reaching Exreme Altitudes》，這是在齊奧爾科夫斯基之后第一本認(rèn)真談?wù)撌褂没鸺谔章眯械闹?。這本書引起了全世界的注意，也同時獲得贊賞與嘲笑，特別是在認(rèn)為火箭理論上可以到達(dá)月球的方面。的社論甚至指控戈達(dá)德欺騙世人，認(rèn)為火箭在太空中不可能運(yùn)作。

在1923年，赫爾曼·奧伯特（1894-1989）在慕尼黑大學(xué)拒絕了他的博士論文后，將其一個版本出版成為《飛向行星太空的火箭》（德文：Die Rakete zu den Planetenr?umen）

在1926年3月16日，羅伯特·戈達(dá)德于美國麻塞諸塞州奧本鎮(zhèn)發(fā)射了世界第一枚液態(tài)燃料火箭。

在1920年代之間，美國、奧地利、英國、捷克、斯洛伐克、法國、意大利、德國及俄羅斯相繼出現(xiàn)研究火箭的組織。1920年代中期，德國科學(xué)家開始實驗?zāi)艿竭_(dá)高空及長距離的液態(tài)推進(jìn)火箭。一群業(yè)余火箭工程師在1927年組成德國火箭學(xué)會（德文：VfR），而在1931年發(fā)射了一枚液態(tài)推進(jìn)火箭（使用氧氣及汽油）

從1931年自1937年為止，最大規(guī)模的火箭引擎設(shè)計發(fā)生在列寧格勒的氣體動力實驗室。在充足的資金與良好的人員經(jīng)營下，超過100枚實驗性火箭在Valentin Glushko的領(lǐng)導(dǎo)下被制造出來。這項工程包括了再生冷卻、自燃點火以及包括旋轉(zhuǎn)及雙推進(jìn)混合設(shè)計（swirling and bi-propellant mixing injectors）的噴油器。這項工程于1938年縮減。同時間奧地利教授Eugen S?nger也進(jìn)行了相似但較小規(guī)模的工作。

在1932年，威瑪防衛(wèi)軍（1935年后改稱德意志國防軍）開始對火箭技術(shù)感興趣。由于凡爾賽條約火炮禁令限制德國取得長程武器，當(dāng)?shù)聡佬l(wèi)軍看到了使用火箭做為長程火炮的可能性后，一開始資助了德國火箭學(xué)會，但發(fā)現(xiàn)他們的目標(biāo)純粹只限于科學(xué)后，便創(chuàng)建了屬于防衛(wèi)軍所有、以赫爾曼·奧伯特為領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊。在軍隊領(lǐng)導(dǎo)人的命令下，當(dāng)時有強(qiáng)烈抱負(fù)理想的年輕火箭科學(xué)家馮?布朗與兩位前火箭學(xué)會的成員加入了軍隊，發(fā)展納粹德國用于二次大戰(zhàn)長程武器，尤其是后來聲名大躁的V2火箭（一開始稱為A4）的前身A系列火箭。

1943開始，V2火箭開始制造。V2火箭擁有300公里的作戰(zhàn)距離以及搭載1000公斤阿瑪圖炸藥彈頭。此載具與大部分現(xiàn)代火箭只有極少數(shù)不同，有渦輪泵、慣性導(dǎo)引裝置及其它許多特性。雖然它們無法被攔截，但它們的導(dǎo)引系統(tǒng)設(shè)計及單傳統(tǒng)彈頭意味了V2火箭無法準(zhǔn)確地描準(zhǔn)軍事目標(biāo)。數(shù)以千計的V2火箭射向盟軍國，其中大部分是英國，以及比利時與法國，在發(fā)射作戰(zhàn)結(jié)束前，共有2,754人在英國因而死亡，還有6,523人受傷。雖然V2火箭并沒有明顯地影響戰(zhàn)爭的發(fā)展，但它展示了導(dǎo)引火箭作為武器的潛力。當(dāng)時，英國倫敦受到攻擊，人心惶惶，英國政府馬上派人研究，發(fā)現(xiàn)火箭攻擊的分布為泊松分布（Poisson Distribution），也就是概率分布（random distribution）。

二戰(zhàn)結(jié)束時，俄國、英國及美國軍事及科學(xué)人員競相從佩內(nèi)明德的德國火箭計劃獲取火箭技術(shù)及訓(xùn)練有素的人員。俄國與英國獲得了一些成果，但美國卻從中獲益最多。美國獲得了大批德國火箭科學(xué)家（其中大部分為納粹黨員，包括馮?布朗在內(nèi)），將他們帶回美國做為回紋針行動中一部分成員。原本設(shè)計來攻擊于英國的相同火箭被這群科學(xué)家們用做發(fā)展新技術(shù)的載具。V2火箭演變成美國紅石導(dǎo)彈（Redstone rocket），用于早期太空任務(wù)。

戰(zhàn)后，火箭被用做研究高海拔環(huán)境，無線電遙測溫度及氣壓、偵測宇宙射線及其它研究。這些研究在馮?布朗及其它人之下持續(xù)進(jìn)行。

另外一方面，蘇聯(lián)的火箭研究在科羅廖夫的領(lǐng)導(dǎo)下進(jìn)行中。從來自德國技術(shù)人員的協(xié)助，V2火箭被復(fù)制及改進(jìn)成為R-1、R-2及R-5導(dǎo)彈。原德國的設(shè)計在1940晚期被放棄，而這些德國工作人員被遣送回國。由Glushko建造的新系列引擎及基于Aleksei Isaev的發(fā)明形成了最初的洲際導(dǎo)彈R-7彈道導(dǎo)彈。R-7發(fā)射了第一顆衛(wèi)星、第一個太空人及第一個月球探測器及行星際探測器，直到今天還在使用。這些事件吸引了高層政治人物的注意力，投注更多經(jīng)費(fèi)于研究中。

  蘇聯(lián)聯(lián)盟號運(yùn)載火箭

當(dāng)大眾了解到火箭變成核子武器的發(fā)射平臺，而搭載這些武器的火箭載具基本上在發(fā)射后就無法防御后，火箭以洲際導(dǎo)彈的形式在軍事上變得極端重要。

  載運(yùn)航天飛機(jī)的火箭

法規(guī)

國際法規(guī)定，發(fā)射載具的擁有者的國籍決定了那個國家必須為任何造成的損害負(fù)責(zé)。因此有些國家要求火箭制造者及發(fā)射者遵循特定法令去補(bǔ)償及保護(hù)人員及財產(chǎn)可能受到的影響。

在美國，任何非歸類為業(yè)余，也非政府相關(guān)的火箭必須由位于華圣頓特區(qū)的美國聯(lián)邦航空總署商業(yè)太空運(yùn)輸辦公室（FAA/AST）批準(zhǔn)。

火箭意外

由于所有的火箭燃料都具有強(qiáng)大的化學(xué)能量（單位重量的能量比炸藥少，但比汽油多），因此有可能發(fā)生意外。雖然一般對于火箭安全都會特別注意，使因火箭意外喪生或受傷的人數(shù)通常比較少，但這樣的記錄也稱不上完美。

未來火箭發(fā)動機(jī)

核火箭發(fā)動機(jī)（參見核能）

激光脈沖火箭發(fā)動機(jī)（參見激光）

反物質(zhì)火箭發(fā)動機(jī)（參見反物質(zhì)）

星際太空氣體沖壓火箭發(fā)動機(jī)（參見星際物質(zhì)）

核熱火箭和激光脈沖式火箭，正在做樣板實驗，反物質(zhì)火箭和星際氣體沖壓火箭更只在理論上探索。

業(yè)余火箭的概念

  模型火箭

所謂業(yè)余火箭，是指主要利用非政府、非商業(yè)資金或條件設(shè)計和制造的火箭，其設(shè)計、制造、發(fā)射等活動服務(wù)于科技愛好者及其組織，而非政府、軍事或商業(yè)用途?；鸺侵敢燥w行、運(yùn)送載荷或提供推力為主要目地的，自帶推進(jìn)劑的噴氣推進(jìn)裝置?；鸺Ｐ屯ǔ２粚儆诨鸺?，而是某種非火箭物體，因為它們的目地是模仿外觀、結(jié)構(gòu)，而不主要是飛行或運(yùn)送載荷。

模型火箭，是指為了逼真的重現(xiàn)某種火箭的外觀、發(fā)射場景等目的，效仿重現(xiàn)對象的形狀、結(jié)構(gòu)、外觀，以一定的比例尺縮放后制作的具備發(fā)射功能的火箭?；鸺Ｐ?，是指為了逼真的重現(xiàn)某種火箭的外觀、內(nèi)部結(jié)構(gòu)，效仿重現(xiàn)對象的形狀、結(jié)構(gòu)、外觀，以一定比例尺縮放后制作的沒有發(fā)射功能的物體；或因科研等目的，為風(fēng)洞試驗等制作的設(shè)計模樣。業(yè)余火箭活動、業(yè)余火箭制作等，屬于科技愛好，是科技愛好者圍繞火箭研究及其應(yīng)用而展開的研究、開發(fā)、制造、測試等一系列活動的總稱。

模型火箭活動有時可能屬于科技愛好的范疇，但是更多的屬于文娛表演、演示的范疇。模型火箭制作，是生產(chǎn)模型火箭的過程。

火箭模型通常用于展示或者教育目的。例如，學(xué)校里面為學(xué)生講解火箭結(jié)構(gòu)，有時需要用到火箭模型，這種火箭模型內(nèi)部包含了按一定比例尺縮小的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，如燃燒室、泵、電控部分等的模型?；鸺Ｐ椭谱?，通常是生產(chǎn)火箭模型的過程，也可能是火箭愛好者的一種縮微仿制或縮樣設(shè)計過程。

競技火箭，是指專為火箭比賽而制作的火箭。一般比賽中，競技者通過合理設(shè)計火箭的結(jié)構(gòu)和外形（不包含發(fā)動機(jī)及燃料），在相同的發(fā)動機(jī)條件下，就火箭的飛行高度、載荷質(zhì)量或特定條件（如采用降落傘）下的滯空時間展開競技，以飛行高度高或者滯空時間長，載荷重者為勝。競技火箭活動屬于科技愛好，往往也屬于業(yè)余火箭的范疇。但是，關(guān)于仿真或逼真程度的競賽，不屬于科技愛好。

參見

火箭發(fā)動機(jī)

火器

運(yùn)載火箭

人造衛(wèi)星

航天飛機(jī)

太空船

太空站

飛行器

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