作者：北京大学空间科学与技术专业2013级本科生孙翌馨

火箭是干啥的？

Long long ago，当我第一次听说地球与空间科学学院时，我以为它是造导弹的：地空，地对空，地对空导弹，多么顺利成章的句子扩充。后来，大一的某个早晨，一位满头白发的外国老大爷问：What’s your major?俺说：Space physics.大爷说：Oh,making rockets!俺：……

So，what is rocket?首先，它不是导弹。Guided missile：依靠自身动力装置推进，由制导系统导引、控制其飞行弹道，将战斗部导向并摧毁目标的武器。导弹摧毁目标的有效载荷是战斗部，即弹头。你在抗战片里看到的绿绿的火箭弹，其实是靠火箭发动机推进的非制导弹药。运载，才是现代火箭最广泛的使用功能。将弹头的位置做置换，可以得到花式火箭功能：

火箭+弹头="导弹

火箭+卫星="运载火箭

火箭+探测器="探空火箭

火箭+Na+Cu+Li+K="烟花！！！

火箭咋能飞起来？

原理很简单：牛三。

然而早在1687年就已经提出的牛顿运动定律，直到1903年才被应用到现代宇宙航行学。俄国人齐奥尔科夫斯基发表了世界上第一部喷气运动理论著作《利用喷气工具研究宇宙空间》，提出了液体推进剂火箭的构思和原理图，并推导出在不考虑空气动力和地球引力的理想情况下，计算火箭在发动机工作期间获得速度增量的公式：

航天之父于是得出结论，在喷射速度不变情况下，最大火箭终速度只与起飞质量与最终质量（扣除燃料质量）之比有关，与燃烧过程和时间无关。他创造性地提出过河拆桥的伟大构想，使用多级火箭，用一级扔一级，以减少对非燃料部分的做功，降低对燃料重量的需求，同时可以根据轨道要求，优化选择每一级的推力。因此这些年我们看到的火箭发射过程，大都可用“丢盔卸甲”来形容。

造火箭三步走

如果非要用三个步骤分解火箭从零到一的过程，那么大约可以勉强分为设计、制造、试验三个部分。然而作为复杂工程，其中的关节错综复杂，需要不断地迭代开发。毕竟这是个烧钱闹不好还要命的事。光是小小的卫星，就要至少经历振动试验、离心加速度试验、冲击试验、噪声试验、热平衡试验、气动加热试验、地面调温试验、热缩比模型试验……更何况是相比之下堪称庞然大物的火箭呢。说到这儿必须向每一个严谨认真的航天人致敬了。

敬礼！

说回火箭。造火箭之前，想明白你造的火箭要干啥。把需要与可能结合起来，制定出切合实际的指标。初步设想出，乘客体重有多重，目的地在多远的远方。（典型轨道的运载能力,入轨精度,对重量不同的有效载荷的适应性和可靠性。）打算一下带哪种干粮，坐火车去还是坐小船去。（方案设计：推进剂和发动机类型、级数、连接方式、操纵机构型式、分离方式、箭体各段结构型式、火箭外形和部位安排,选择总体参数、确定总体方案和对分系统提出初样研制任务书。）然后就该建的建该买的买（锻铸毛坯、钣金成形、 数控铣切、部件装配连接、火箭总装）。造个雏形后是骡子是马拉出去溜溜（各种检测），不行回头再改。（初步设计，基于初样产品试验的又一轮总体设计，为分系统技术设计提供依据。）反复几次，得出最终方案。（技术设计，在初步设计的基础上编制用于指导产品生产、试验、验收的工程图纸和技术文件。）定型生产。接下来，成败就看最后一响了。

当然了，以上在是严肃认真地造火箭，如果你是只和我一样的蛇精病，请按照以下步骤进行：

打开电脑

下载单机游戏“坎巴拉太空计划”

在无数次爆炸中炼出你的火箭！

818长征系列火箭

还记得1970年那颗唱着“东方红”的卫星吗？没错，那就是“长征一号”运载火箭发射的。其实大家最熟悉的可能是长征二号F型，它将我国十艘神舟号载人飞船，（注意，一共只有十艘）和天宫一号空间试验室成功的送入太空预定轨道。长征三号运载火箭首次发射外国卫星（美国的），证明了我国火箭的国际实力和竞争力。长征四号系列中的风暴一号发射了中国的第一组空间物理探测卫星（此处撒花）。长征五号/远征二号预计于2016年9月底至10月初首飞，成功后将成为我国大力士TOP1。长征六号最高产，曾一次将20颗微小卫星送入太空。长征七号，就是昨天发射今天刷屏的那位，防雨又防风，全液氧煤油燃料，无毒又无害（如果它排放的那点CO2不算啥）。

总结，CZ们，牛的很。

可回收火箭的大潮

当然，发出去的火箭还能回收的，目前地球上只有SpaceX和Blue Origin。多年来航天发射成本一直居高不下，每送4箱矿泉水上天的成本，就可以在北京买一套小一居（400万人民币），重要原因就是发射航天器的运载火箭是一次性使用的。如果运载火箭可以重复使用，就可以大大降低成本。“猎鹰9号”火箭总造价约为5000万美元，而其推进剂的成本只有20万美元。所以如果能回收并重复使用第一级，可节省资金80%;如果第二级也能回收并重复使用，发射成本将降至目前的1%。

然而如同航天飞机被放弃的原因，猎鹰9号发射、回收后，在不同的任务轨道和返回地点情况下，它的运载能力损失在30%以上，维修仍是很大的费用，因此目前一次性使用的运载火箭仍然是主流。但毫无疑问，可重复使用已势不可挡。在这场大潮中，中国是不是要被拍在沙滩上了？中国运载火箭技术研究院研发中心可回收火箭团队负责人申麟曾说，“不用担心，中国运载火箭技术研究院研发中心一直在做可回收火箭的研发，我们只是说得少而已。”

对，无需担心。世界上第一枚液体火箭发明者罗伯特·戈达德有句名言：“昨天的梦想就是今天的希望、明天的现实”。如果高考前我听说过这句话，它一定会被用上千百遍，但这句话，任何时候知道都不晚。

航天本就是人类过去的幻想，如今她已伫立眼前。明天又是何等风景？

别只是静静地看着！说你呢！