第4部分(第3/4 页)

，使得它的下落轨迹正好沿着弯曲的地球表面运动，所以能够保持环绕地球运行），就好像在一个自由下落的电梯里，重力将暂时消失一样。自由下落的空间站中的乘员所感受的正是这样一种零重力状态。我们应该清楚轨道飞行中的物体可能是失重的，但绝不是没有质量的。

有的解释说航天器之所以不掉下来，是因为物体围绕地球作圆周运动产生的离心力与地球引力相平衡的结果。如果事实果真如此，那又怎么解释，有的航天器并不作圆周运动，而是做抛物线或双曲线等非封闭曲线运动，它们没有〃离心力〃作用，为何也不掉下来呢？力的存在必须有产生力的力源，而所谓〃离心力〃或〃惯性离心力〃的力源是不存在的。它只是一种为了便于分析计算（使牛顿定律在非惯性坐标系中仍能正确应用）而提出的一种假想力。离心惯性力实际上并不存在，也不作用在所研究的航天器上，所以它不能与其它作用在航天器的力（例如重力）保持平衡。

在牛顿定律中第一定律涉及到惯性的特性。在没有外力作用时，运动中的物体将保持直线运动，而静止的物体，如果没有外力作用，同样仍是保持静止的状态。例如，静止的航天器不会自发的开始运动，必须有东西先推它一下或拉一下。反过来，运动中的航天器如果没有被某个东西施加作用，亦不会自己就停止、减速、加速或改变方向。

这样我们就可以讨论为什么航天飞行器无需多少推进剂就可保持轨道速度，而飞机则必须不断的消耗燃料才能飞行？飞机在飞行中要受到外部的空气阻力，这个阻力会使飞机减速，要克服这个力就需要燃料为飞机提供动力。而在太空中飞行的航天器，所受到空气阻力的影响非常的小，结果飞行器达到轨道速度后无需继续消耗推进剂就可保持速度，由于地球引力所提供的力量就可令其沿着地球的表面做圆形轨道运动，而不是顺直线飞离地球。

第二定律规定，力往往会导致物体改变速度。较强的力会使物体更快的加速或减速，对不同质量的物体要得到相同的加速或减速效果，所需的力也不同，质量大的物体所需的力要大于质量小的物体。在航天器的运动中，工程师可以据此计算出改变卫星运动所需的力。

第三定律揭示了火箭运动的基本原理。任何一物体推动另一物体时都有一个等量的力反作用于它本身。当火箭将燃烧的气体从排气管高速喷出时，这些气体反过来又把火箭向相反的方向推去。在航天技术中对通过排出气体产生的作用力称为发动机推力。

和很多人的想法不同，火箭并不靠推动外部空气向前运动。相反，由于有空气的存在，排出的气体与空气分子摩擦后往往会降低速度，这就减少了排气送给火箭的力，同时空气也对舰体产生阻力，从而降低了火箭的前进速度，所以火箭在太空的工作效率要比在大气层内的高。

火箭学：简单火箭的结构

简单的火箭包括一个高细的圆柱体，由相对较薄的金属制造而成。在这个圆柱内存放着火箭发动机的燃料和补给燃料罐，而为火箭提供推进力的发动机则放在圆柱的底部。发动机的底部是看起来像一个钟形的喷管，发动机通过一个装置——燃料输送系统可把原始的火箭燃料注入喷管顶部的燃烧室，燃料在这里燃烧，转化成易于向四处扩散的热气体。然后，喷管把扩散的热气导入与目标运动方向相反的方向。为了给火箭提供平衡的升力，通常喷管的指向是与一条从上之下贯穿火箭中心的虚拟线平行对称排列的，不过，大多数火箭尤其是大型火箭都能使其喷管偏离虚拟的中线几度，这叫做万向连接，可为飞行中的火箭提供一定的操纵能力。

在圆柱体的上部装有一个中空的流线型圆锥体，锥体的底座接在圆柱体上，锥尖朝上。这种圆锥体的造型使火箭接触空气的横截面达到最小，横截面积的缩小就减少了火箭排开空气所必需消耗的能量。一般来说，载人航天器或其它预备进入轨道的有效载荷都安放在火箭顶部的这个鼻锥内。在航天技术里称这个圆锥体为有效载荷整流罩或整流罩，火箭点火后的数分钟，这个圆锥体对有效载荷提供保护，使其免受因火箭加速穿过大气层下部而增强的风力的破坏。

火箭学：推进剂

火箭发动机的特点是同时使用两种不同类型的化学物质来支持燃烧反应，产生热排气。这两种化学物质就构成了火箭专家称之为推进剂的东西。这两种化学物质分别是燃料和氧化剂，燃料为火箭提供燃烧的物质以产生热排气，氧化剂为燃烧的过程供氧。我们应该知道所有的燃烧反应都要求有可燃物质和氧来支持。在大