巨大的火箭和飞船是靠什么驱动的？其中又有哪些物理原理呢？新空间航天 NEWSPACE_设计、制造、运营先进的火箭及航天器,彻底改变太空技术,使人们能够尽早地生存在其它星球上！

1火箭的真正的迷人之处在于它同时把极简与繁复聚集一身。火箭特别简单，你或我都可以去最近的专卖店，然后造一个我们自己的简易火箭模型。但火箭又特别复杂，事实上只有三个国家实现了用火箭把人类送入太空。

图解:太空中火箭的运动受牛顿第三运动定律的支配（照片来源：3dsculptor/Fotolia）

2无论是小巧且简易制作的火箭模型和巨大航天飞机的工作都要归功于1600年牛顿揭示出的原理。牛顿第三定律的描述：对于每一个作用力，都存在一个相反且大小相等的反作用力。让我们一起想一想，在没有学习火箭术语的情况下第一次看到两例子会怎样。首先，正如一个先前Karen Masters提及的一个问题。当你让空气从一个气球中跑出来时，这个气球不会只停留在原地，它会在房间中乱窜。这个作用力是从气球中跑出的空气产生的，反作用力表现为气球被迫向相反的方向运动。

图解：当我们向后踩地面，它推动我们前进；这就从根本上阐明了我们是如何走路的。（图片来源： Pixabay）

3火箭按类似的方式工作——大量的燃料在火箭尾部加速燃烧（作用力），因此火箭被迫向前移动（反作用力）。不断推动火箭向前力的合力叫做“推力”。燃料从火箭尾部喷射地越快，喷射出的燃料越多，这样产生的推力就会越大，火箭向前运动地将越快。同样的，如果你轻轻地把足球扔给你的朋友，你不会在滑板上滑太得远，至少不会像你把足球用力地扔给你朋友时滑得那么远。

4是什么能使制作简易火箭模型如此简单？额，其中一个原因是，一旦火箭模型发射，他们不需要受到控制，这也是他们用固体燃料的原因。这类固体燃料在快速燃烧时不会爆炸（更多信息参考之前回答过的问题）。当燃料燃烧时，燃料在变成气体的过程中从火箭的尾部释放。这样的火箭模型用的是简单的固体燃料（这样成本也会更低），但是你一旦点火，火箭便不受控制地飞起来了。你既不能阻止燃烧的过程也不能让这个“火箭”再一次升空。这种缺少自主控制的特点也是固体燃料火箭常用做模型和导弹的原因。

图解：燃料和氧化剂结合在火箭内部以开始燃烧反应

5航天飞机显然需要能够控制才能变得有用，所以他们需要用液体燃料。这种燃料（例如液态氢，汽油，煤油）被送入一个有氧化剂（像液氧）的燃烧室，然后燃烧变成一种压力特别高的气体。这种气体从火箭的尾部释放，推动航天飞机的其余部分向前移动。在这个过程中没有质量损失，这样的话无论我们开始时有多少质量的液体，它们都将转变成气体。

这些气体从火箭中释放的速度一般在8047千米/小时到16093千米/小时！请记住我们所说的有两种方法可以获得更大的推力（换句话说，一个更强的火箭），那就是携带更多的燃料或者把燃料加速到更快的速度。即使16093千米/小时已经非常快了，有关航天飞机的一个重要问题是你需要巨量的燃料去驱动一个正常大小的航天飞机。一个重约91吨的普通的航天飞机（包含内部人员和设备），它发射需要大约1814吨燃料！你可以看到燃料的重量远远超过火箭自身的重量。

图解：使用固体推进剂发射的火箭。（图片来源：Steve Jurvetson / Wikimedia Commons）

为什么火箭可以在太空中移动？艾萨克·牛顿和他的牛顿定律给出了他那时的解答，但是我并没发现牛顿的这个解释使我们自身增长对此的理解。假设太空实质上是一个真空，而且包含很少的粒子，宇宙飞船通过推动什么来驱动他们自身？为什么会这样工作？太空是什么样的呢？如果一个在太空中的宇航员，他们不能推动他们自身吗（？），那么为什么一艘飞船可以？

首先，仔细地重读以上的回答。你读完了吗？那也许对你有帮助也许没有，火箭是一个复杂的概念会萦绕在你脑海。他们怎样工作的关键就在“简单”的牛顿定律中，但要正确地应用它是困难。耐心地等待我，我将用一些简单的方程式帮助我来解释。