火箭为什么能挣脱地球引力？答案：通过高速喷射工质产生反作用力，持续加速直至达到环绕速度。

一、火箭升空的底层逻辑：牛顿第三定律的极致演绎

火箭发动机向后高速喷射燃气，燃气对发动机施加向前的反作用力，这就是**推力**。推力必须持续大于火箭总重，才能产生向上的加速度。 - **推力公式**：F=ṁ·Ve+(Pe-Pa)·Ae - **关键变量**：质量流率ṁ、喷气速度Ve、喷口面积Ae - **个人见解**：很多人以为推力来自“推空气”，其实真空中反而更高效，因为没有空气阻力，Ve可以更高。 ---

二、多级火箭：把“死重”扔在半路上

单级火箭几乎无法把有效载荷送入轨道，因为燃料箱本身也是质量。 多级设计把用完的燃料箱和发动机**及时抛掉**，让下一级轻装上阵。 - **典型比例**：长征五号B一级分离时，已消耗80%推进剂，结构质量减少60%。 - **我的观点**：未来可重复使用的“筷子夹火箭”若能快速复装，多级概念可能被颠覆，但目前仍是效率之王。 ---

三、轨道注入：从抛物线到闭合椭圆的临界点

火箭并非一直向上飞，而是在**卡门线附近**开始倾斜，逐渐把动能转化为横向速度。 自问：为什么不是垂直冲出大气层再转弯？ 自答：垂直上升会浪费燃料对抗重力，**尽早转弯**可利用地球自转的“免费”速度。 - **入轨速度**：近地轨道约7.8 km/s，同步轨道约3.1 km/s。 - **窗口期**：发射场纬度越低，地球自转线速度越大，海南文昌比酒泉省燃料约10%。 ---

四、航天器如何“挂”在轨道上不掉下来

轨道不是“悬浮”，而是**持续向地球自由落体**，只是地球表面弯曲速度与下落速度匹配。 - **之一宇宙速度**：7.9 km/s，低于此值会落回；高于11.2 km/s则脱离地球。 - **轨道维持**：稀薄大气仍产生阻力，ISS每月需提升高度约2 km，消耗燃料400 kg。 - **个人预测**：电推进+大气捕获技术成熟后，轨道维持成本可能降低90%。 ---

五、常见误区与冷知识

1. **“火箭直线上升”** 实际轨迹是**重力转向曲线**，先垂直后缓慢倾斜，末端几乎水平。 2. **“太空没有重力”** 400 km高度的ISS重力仍达地表90%，失重是因**自由落体**状态。 3. **“燃料越轻越好”** 液氢液氧组合比冲高，但密度低导致燃料箱巨大，**综合权衡**才是工程艺术。 ---

六、未来展望：从化学能到电磁弹射

- **旋转爆震发动机**：燃烧效率提升15%，已在美国X-51验证。 - **太空电梯**：碳纳米管强度需达130 GPa，目前实验室更高60 GPa，**材料瓶颈**仍是拦路虎。 - **月球燃料工厂**：利用月壤电解水制氢氧，可把地球出发质量减少一半，**地月经济圈**或在本世纪中叶成形。