第一节 单程票与返程票——人造卫星的发射与回收
1.人造卫星的发射
人造卫星虽然有很多强大的功能，但是它只有在远离地球的情况下才能实行对地球的观察，所以这就需要把卫星送到天上去。从地面上把卫星送到太空中，被称为人造卫星的发射，在发射人造卫星时，必须要有足够大的推力才行，这就需要使用一种很大的助力。
而这种助力就是通过火箭来实现的。目前人造卫星的发射所使用的方法都是火箭捆绑发射法。
千百年来，人类为了打开神秘的太空大门而经历了漫长的历史过程。从一定意义上来讲，人类探索宇宙的过程实际上就是人类克服地球引力、大气阻力的过程。直到20世纪50年代，人类经过长期的知识积累和大量的科学实验，终于研制出能闯过地球引力关卡的火箭，卫星遨游太空才逐渐由梦想变为现实。
（1）火箭的故乡——中国
如果要追根溯源，中国可以说是最早发明火箭的国家。“火箭”这个词早在中国古代的三国时代（公元3世纪）就已经出现了。不过那时的火箭只是在箭杆前端绑有易燃物，点燃后由弓弩射出，故也被人们称为“燃烧箭”。随着原始火药的出现，火箭迅速应用到军事中。唐末宋初（公元10世纪）已经有火药用于火箭的文字记载。
北宋的军官冯继升、岳义方、唐福等曾向朝廷献过火箭及火箭法。
这时的火箭虽然已经使用了火药，但仍由弓弩射出。真正靠火药喷气推进而非弓弩射出的火箭的外形，被记载于明代茅元仪编着的《武备志》中。这种原始火箭虽然没有现代火箭那样复杂，但已经具有战斗部（箭头）、推进系统（火药筒）、稳定系统（尾部羽毛）和箭体结构（箭杆），完全可以认为是现代火箭的雏形。
中华民族不但发明了火箭，而且还最早应用了串联（多级）和并联（捆绑）技术以提高火箭的运载能力。明代史记中记载的“神火飞鸦”就是并联技术的体现，而“火龙出水”就是串、并联综合技术的具体运用。
（2）多级火箭
多级火箭是目前世界各国发射卫星的主要运载工具。它是由数级火箭组合而成的运载工具。每一级都装有发动机与燃料，目的是为了提高火箭的连续飞行能力与最终速度。从尾部最初一级开始，每级火箭燃料用完后自动脱落，同时下一级火箭发动机开始工作，使飞行器继续加速前进。
多级火箭可以是串联式的、并联式的或串并联式的，但常用的形式是串联和串并联。串联就是将多个火箭通过级间连接或分离机构连成一串，第一子级在最下面，先工作，工作完毕后通过连接或分离机构被抛弃掉；接着，其上面级火箭依次工作并被依次抛弃，直到有效载荷进入飞行轨道。并联就是将多个火箭并排地连接在一起，周围的子级火箭先工作，工作完毕后被依次抛弃，中央的芯级火箭最后工作，直到有效载荷进入飞行轨道。以这种方式连接的多级火箭又称为捆绑式火箭。如果芯级火箭本身是串联式多级火箭，这种形式就是串并联。在“长征”系列火箭中，“长征二号E”、“长征二号F”和“长征三号B”是串并联式火箭，而其余的“长征”系列火箭则都是串联式火箭。
当你看完前面的介绍后，你明白了火箭的发射程序了吗？如果你还不明白，那么我们以三级火箭为例来进行实例讲解吧！
装载卫星的运载火箭在发射台通过各项检测后，由地面发射指挥控制中心下达点火命令，三级火箭的第一级开始工作。发动后推动火箭徐徐升空，当火箭垂直上升穿过稠密大气层后，按原先设定的程序指令，使第一级发动机熄火并自动脱落。与此同时，第二级发动机开始工作，推动二、三级火箭加速飞行并进行程序拐弯，到预定时间，第二级发动机熄火后自动脱落。这时第三级火箭并不是紧跟着马上点火工作，而是与卫星在空中做惯性的飞行，待飞行到离预定的卫星轨道较近的地方，第三级火箭按指令启动，继续加速到卫星所需要的速度和预定位置时，卫星被释放进入运行轨道。第三级火箭同卫星分离，分离后的第三级火箭圆满完成了它的使命，将在太空中永远地遨游下去。而与第三级火箭分离后的卫星，则靠惯性做无动力飞行，其运行轨道的形状，将取决于进入轨点处的速度和方向。
运载火箭飞行时所能达到的最大速度，其实也就是燃料燃尽时获得的最终速度，这主要取决两个条件：一是喷气速度，二是质量比（火箭开始飞行时的质量与燃料燃尽时的质量之比）。喷气速度越大，最终速度就越大，由于现代科学技术的条件下一级火箭的最终速度还达不到发射人造卫星所需要的速度，所以发射卫星要用多级火箭。
虽然目前大部分都是以多级火箭发射卫星，但并不意味着火箭的级数越高越好。级数越多，它的构造也就越复杂，工作时间的可靠性就越差。火箭和喷气式飞机一样都是反冲的重要应用。为了提高喷气速度，需要使用高质量的燃料。
当燃气从细口喷出或水从弯管流出时。它们具有动量，根据动量守恒定律，装燃气的容器就要向相反方向运动。其实，火箭是靠喷出气流的反冲作用获得巨大速度的。
（3）美国主要的运载火箭
美国在进入航天时代以来，曾经研制过10余种运载火箭。随着火箭技术的发展，特别是火箭性能的不断提高以及通用性的不断改善，一些老旧的、性能和级别重复的火箭逐步停止使用，目前只剩下三个主要系列，分别是“德尔塔”系列、“宇宙神”系列和“大力神”系列，它们都是美国主要的运载系统。
美国“德尔塔”系列运载火箭是一种中等运载能力的火箭，经过了数十年的发展和演变过程，已经成为能够发射轻、中、重型载荷的完整系列。最新型号是“德尔塔”4型，它的低轨道运载能力可达23000千克，静止轨道运载能力可达13000千克。该火箭在美国航天事业中有着举足轻重的作用。截至2007年，该火箭共计进行了331次发射。
“宇宙神”系列运载火箭是在洲际导弹的基础上改进和发展而来的，它一直是美国航天器发射的主要运载火箭。“宇宙神”5号是这一系列火箭的最新型号，地球同步转移轨道运载能力可达4500千克。各种类型的“宇宙神”火箭至2007年已经进行了340次发射，是美国发射次数最多的一种火箭。
“大力神”系列运载火箭也是在洲际导弹的基础上逐步发展而来的，曾经用于发射载人飞船、大型军用卫星和深空探测器。最新的“大力神”4型火箭的近地轨道运载能力为17800千克，极轨道运载能力为14090千克，同步轨道运载能力为4550千克。该系列火箭共进行了220次发射。除了上述3种主要的火箭外，在它们的基础上也诞生了几百个新型号，例如“大力神4号”、“宇宙神5号”等。
在美国航天事业的发展中发挥着非常重要的作用。
（4）俄罗斯主要的运载火箭
在火箭世界里，除了美国有几种非常出名的火箭外，俄罗斯的火箭也毫不逊色。
俄罗斯的运载火箭有许多系列组成，其中也有很多是以弹道导弹为基础改进而来的。目前俄罗斯还在使用的运载火箭主要有“联盟号”火箭、“宇宙号”火箭、“旋风号”火箭和“质子号”火箭。
另外还有“天项号”火箭、“起点号”火箭、“闪电号”火箭、“安加拉号”火箭、“呼啸号”火箭等。
“联盟号”系列火箭有多个不同的型号，它们主要用于载人飞船“联盟号”的发射，也用于各类卫星的发射。“联盟号”火箭总长49.5米，底部最大宽度10.3米，起飞重量为31万千克，起飞推力4942千牛（热力学单位）。它的近地轨道运载能力为7240千克。“联盟”系列是发射次数最多的火箭，达1675次之多。
“宇宙号”火箭是苏联利用退役的SS-4、SS-5等中程导弹改进研制而成的中小型运载火箭，可以发射300千克左右的卫星，这些卫星大多是科学卫星和技术试验卫星。由于这类卫星被苏联通常混编成“宇宙”系列卫星，因而这种火箭得名为“宇宙号”。该系列火箭是俄罗斯也是全世界发射数量居第二位的运载火箭，到2007年共计发射457次。
“旋风号”火箭是在洲际导弹SS-9的基础上而改进研制的中型运载火箭，它的运载能力介于“宇宙号”和“联盟号”之间，近地轨道运载能力约为3000千克。该火箭共有三个型号，共计发射了234次。
“质子号”火箭是目前俄罗斯运载火箭中运载能力最大的。该火箭是专门研制、用于发射大型航天器的火箭，由OKB-52设计局研制，负责人为切洛勉。该火箭根据发射航天器类型与大小的不同，分别有三、四、五级结构布局。该火箭的最大运载能力可达20600千克，主要用于空间站、行星探测器、大型应用卫星的发射，目前已经完成了300余次的发射任务。
（5）中国“长征”系列火箭
随着近些年来科技的快速发展，目前中国的火箭运载能力在世界中也是一流的。
中国现代火箭的研制工作开始于1956年，而多级火箭的研制工作始于1964年中国自行设计研制的中程火箭试飞成功之后。经过了5年的艰苦努力，1970年4月24日，“长征一号”运载火箭诞生，首次成功发射了“东方红一号”卫星，这标志着中国航天技术迈出了重要一步。现在，“长征”系列火箭已经走向世界，享誉全球，在国际发射市场占有重要的一席。
“长征一号”运载火箭是一种三级火箭，主要用于发射近地轨道小型有效载荷卫星。火箭全长29.86米，最大直径2.25米，起飞重量81600千克，起飞推力112000千克，能把300千克重的卫星送入440千米高的近地轨道。
在此基础上，又诞生了“长征一号”的其他变种。例如“长征一号D”，“长征二号”，“长征二号C”等，它们都是中国航天事业的功臣。
“长征一号D”运载火箭是“长征一号”火箭的改进型。
它提高了第一子级发动机的推动力，同时提高第二、三子级性能，还采用“平台-计算机”全惯性制导。
经过改进的“长征一号D”火箭可以发射各种低轨道卫星，并已投入了商业发射。
“长征一号”运载火箭是中国的航天运载器的基础型号。
在“长征一号”的技术基础上，我国相继发展了“长征二号”、“长征三号”和“长征四号”系列运载器。
“长征二号”火箭是一种两级火箭，全长31.17米，最大直径3.35米，起飞重量19万千克，能把1800千克的卫星送入距地面数百千米的椭圆形轨道。1975年11月26日，“长征二号”火箭完成了中国第一颗返回式卫星的发射任务。
“长征二号C”火箭属于“长征二号”的改进型，它采用了大推力液体火箭发动机，动力比较强。火箭全长增加到35.15米，近地轨道的运载能力增加到2400千克，火箭的可靠性也大大提高。
“长征二号D”火箭也是一种两级液体火箭。它主要在“长征二号”火箭的基础上采取增加推进剂加注量和增大起飞推力的方法，使运载能力进一步提高。
火箭全长38.3米，起飞重量23.2万千克。
“长征二号E”是捆绑式火箭，是在第一级周围捆绑四个液体助推器组成的低轨道两级液体推进剂火箭。火箭总长49.68米，直径3.35米。每个液体助推器长为15.4米，直径2.25米，最大直径4.2米。它的总起飞重量46.1万千克，起飞推力6×105千克，能把8800～9200千克有效载荷送入近地轨道。
“长征三号”运载火箭是在“长征二号”火箭基础上于1984年研制成功的，它增加第三级采用低温高能液氢液氧发动机。火箭全长44.86米，起飞重量20.48万千克，同步转移轨道运载能力为1600千克。“长征三号”火箭的成功发射，标志着中国运载火箭技术跨入世界先进行列，是中国火箭发展上的一个重要里程碑。它首次采用了液氢、液氧作火箭推进剂；首次实现火箭的多次启动；首次将有效载荷送入地球同步转移轨道，开创了中国火箭史上的三个首次。
在“长征三号”的基础上又诞生了“长征三号”的衍生类型。例如，“长征三号A”、“长征三号B”、“长征三号C”等。
“长征三号A”火箭长52.52米，最大直径3.35米，起飞重量240000千克，主要运载地球同步转移轨道的有效载荷，也可用来运载低轨道、极轨道或逃逸轨道的有效载荷。
“长征三号B”火箭是在“长征三号A”和“长征二号E”火箭的基础上研制的大型三级液体捆绑火箭。助推器及其捆绑结构与“长征二号E”相同。“长征三号B”火箭的主要任务是发射地球同步转移轨道的重型卫星，不过可进行轻型卫星的一箭多星发射或发射其他轨道的卫星。火箭长54.84米，最大直径8.45米，地球同步转移轨道的运载能力为5000千克。
“长征三号C”则是在“长征三号B”的基础上，减少了两个助推器并取消了助推器上的尾翼。它的主要任务是发射地球同步转移轨道的有效载荷，可以进行一箭多星发射或发射其他轨道的卫星。
火箭长54.84米，最大直径8.45米，地球同步转移轨道的运载能力为3700千克。
“长征四号”系列运载火箭包括“风暴一号”、“长征四号”、“长征四号A”、“长征四号B”等火箭。
