充满挑战的火箭发射

充满挑战的火箭发射

自从20世纪50年代以来，人类发射火箭的历史已经超过了半个多世纪。但直到今天，火箭发射仍是一项充满了不确定性的艰难挑战。

发射火箭也有“行程表”

首先是难以把握的天气状况。科学家在发射火箭之前，会极其认真做好天气探测的工作，以期找到一个晴朗的好日子。科学家们之所以认真选一个好天气发射火箭，并非为了自己心情好，或是迷信“黄道吉日”，而是因为大风、雷雨等坏天气会严重影响火箭的发射，使火箭偏离发射轨道或损害设备，这样的后果很可能是致命的。

如果科学家预先选好了一个天气晴好的日子，到了那天却突然变成风雨天而不得不推迟火箭发射，这也会造成较大的损失。由于如今的火箭多采用低温燃料，如液化氢、液化氮或液化甲烷等。低温燃料平时在低温的环境下呈液态保存，然后在火箭发射前的一两天才被加注进火箭。一旦火箭发射推迟了，低温燃料又得被倒出，然后运回储存的地方，这个过程不仅会增加成本，还会增加安全隐患。

只是地球上的天气合适还不够，太空天气也得“晴朗”。太阳黑子等太阳风暴会向外喷发大量的高能粒子，这些高能粒子不仅会影响到身处太空的航天器和探测器，甚至连地球上的电子设备都会被影响到。2002年4月12日，日本的希望号火星探测器被一股太阳高能粒子冲击，导致其中的一些设备无法响应，在修复无果之后，日本于2003年12月31日结束了这个项目。

此外，如果我们想要对月球、火星或其他行星发射探测器，还得多考虑一个行星周期问题。就如当初的阿波罗登月，阿波罗飞船并非走“两点之间直线最短”的那条路，它先进入环地轨道，然后在此轨道走上1.5～2圈之后，找到事先规划好的最佳航行路线，再飞往月球。如果错过第一次机会，让月球给跑了，那么阿波罗11号就得再多走1圈，甚至直接终止任务。

然而“日子”只是诸多挑战中的一个，下面，科学家得考虑火箭材料和燃料的问题了。

更好的材料和合适的燃料

规划好火箭发射的行程之后，科学家还得不断地研究、发明和制造更好的火箭建造材料。然而无论是哪种材料，都要满足更耐热、抗寒和重量更轻等特点。如今科学家常用的专门用于航天的镁硅铝合金材料就是如此。用这种铝合金材料做成的火箭，不仅更轻、强度更高、更能承受住发射时的空气压力，还有更好的耐热性和抗寒性，而且即使遇到了上百摄氏度的突然温差，也不会产生破裂。用这种铝合金制作火箭虽然造价不菲，但好在它可以回收利用。

除了要选制造火箭的材料，科学家还得根据火箭发射计划选择燃料。毕竟火箭去往的是毫无氧气的太空，那里可没有跟地球一样的燃烧条件。而且，燃料的重量无法忽视，不同种类的燃料密度不同，同体积下的重量也不同，如果燃料越重，火箭所受的地心引力也就越大，火箭发射难度也会加大。所以，科学家会根据计划，选择固体燃料或液体燃料。

固体燃料往往用于大气层内的发射，到了外太空，就得用液体燃料了。液体燃料有许多种，如液氧和液氢组合、液氧和煤油组合或液氧和汽油组合等，其产生推进力的原理类似于喷水枪产生推力的原理。就拿液氧和液氢组合的液体燃料来说，这种液体燃料被送进燃烧室，经过雾化、蒸发、混合，然后生成高温高压的燃气，再通过喷管，以超音速排出，从而产生推进力，把火箭继续送向太空。

模拟、数学和生命维持设备

每一次的火箭发射并非是“免费的午餐”。好在如今计算机有了充足的发展，得益于此，科学家可以在计算机上直接进行火箭发射的模拟，或是根据相关程序制造小型火箭进行现实模拟，以检验已制定的火箭发射方案的可行性。不过这项工作依旧不简单。

您或许已经发现，科学家在解决火箭发射问题的时候，总有数学计算的身影，其实这也是一个不小的挑战。数学贯穿火箭发射的始终，无论是物理定律，还是计算机模拟，都离不开数学。这计算量可一点也不小，如果结果出错，很可能会造成无法挽回的结果。

除了火箭本身，科学家还要照顾宇航员的生命安全。外太空可谓是危险重重，直面太阳时的上百度高温、背对太阳时的-100℃低温以及太阳高能粒子等，都会威胁到宇航员的生命安全。这也就要求科学家得给宇航员配备各种强大的生命维持设备，宇航服就是其中之一。在发射之前，科学家都会认真检查这些生命维持设备，保证其的有效运转，这个工作量也一点也不小。

当然，每一次火箭发射，科学家面临的挑战不只前面提到的这些，还有火箭发射的选址、宇航员的选拔以及回收工作等，离开地球家园真是一项艰巨的挑战。