苏联的月球火箭是怎样飞行的

传　奇

1959年9月12日，在科学史上发生了一件史无前例、意义重大的事件，这就是苏联的第二个宇宙火箭飞向月球，更重要的是，这个火箭在9月14日0时2分24秒落到月球上。这也是历史上人类第一次把一个物体从地球送到另一个天体上，从此月球上不再只是有幻想中的“嫦娥与吴刚”，而是真正有了人类的标志、伟大的苏联送去的礼物。

为了实现“载人的宇宙火箭飞行计划”，需要解决宇宙中广泛的问题，主要是有关星际空间物理现象的问题。毫无疑问，第二宇宙火箭将会获得解决这些问题的宝贵的资料，特别是对于将来人类飞往月球的资料。

那未，月球火箭是怎样飞行的呢？

火箭在行星间所走的整个道路分为主动段和被动段两段。主动段就是当有发动机工作时火箭所走过的道路。在这一过程中，由于火箭携带燃料的减少及火箭一级一级的脱离，使得火箭的飞行重量每时每刻都在改变。被动段是当火箭发动机停车后所走的路程，在这一过程中，火箭服从于天体的运动规律。

根据牛顿引力定理，如果知道空间天体速度的大小和方向，就可以计算出它的轨道，也就是它在空间所走过的道路。正因如此，火箭在发动机停车之后，只要知道它在空间的速度的大小和方向，就可以算出其轨道。但是这种计算是非常复杂的，而且要使用近代计算技术——电子计算机。在火箭发射之前，要把火箭的各种轨道计算出来，其中包括到月球去的轨道。

要从地球飞到月球，首先必须要超过第二宇宙速即每秒11.2公里的速度，只有这样，火箭才能克服地球引力的束缚，成为自由的天体飞入宇宙空间。其次要求火箭飞近月球或“命中”月球，就必须要求非常准确的操纵。

大家都知道，在飞驰前进的车上高度准确地击中跑鹿或在飞机上击中前进中的敌机是不容易的。射击这些活动的物体不能直接瞄准，要根据行进中物体的速度、方向和高度来瞄准离它前面的某一点，这一超前的距离在行话中就是所谓前置角或前置量。而地球除自转外，还以每秒30公里的速度绕太阳旋转；月球也随着地球绕太阳运动，同时还以约每秒一公里的速度绕地球转；地球与月球的平均距离为三十八万四千四百公里。在这两个具有复杂运动而相距又是那么远的天体，要从一个天体上发出火箭击中另一天体，是一件非常了不起的事件。应该提到一点，火箭在飞行中速度是变化的，这给发射和控制带来更严格的要求。根据计算，要碰到月球，速度误差不能超过万分之几，速度方向的误差也不能相差0.1度。发射的时间也不能相差几秒钟。如果在发射火箭时没有完善的自动操纵设备，如果不对火箭进行准确的控制，是不可能达到这样高的精确度，也就不能射中月球。

火箭的轨道与距离不长的主动段很有关系。正确地、最有利地选择宇宙飞行的轨道具有非常重要的意义。

月球火箭的飞行，必需要考虑到地球引力和月球引力的作用，因为这些引力引起复杂的问题。例如，根据计算，对于飞向月球，在200公里的高度(在这高度上，大气密度很低，而第二宇宙速度比在地球表面低)发射火箭，当速度在每秒10.8489公里以下时，火箭就不能到达月球，一定被地球吸引回来；当速度在每秒10.8497公里以上时，它将离开月面而成为行星。要想火箭绕过月球而后回来，或者哪怕是短暂的成为月球的卫星，火箭的速度必须在上述两速度之间。起飞速度差不多为每秒11公里，而误差不得超过0.08米，也就是说要准确到万分之几。仅这一点，就足可以说明考察宇宙的艰巨性。

宇宙中的所有天体，都和地球一样有引力。这引力的大小与天体本身的质量成正比，与物体和天体的距离的平方成反比。也就是说，在同一个天体引力场内，距离天体愈远所受的引力愈小。在地球与月球之间的物体如飞向月球的火箭同时受到两者引力的作用。由于月球质量比地球小81倍，在同样距离时，月球引力比地球引力小81倍。所以当火箭距离地球的距离为月球的9.倍时(92=81)，月球和地球给于火箭的引力相等。因此在地球与月球之间可找到一引力大小相等、方向相反的点，这点叫做“引力中和”点。过了“引力中和”点而靠近月球区，地球的引力小于月球的引力。这个区就是月球区。

对于火箭运行的轨道来说，问题是很复杂的。离地球越远计算越困难。若是飞向月球的火箭，它必须通过“引力中和”点，这里火箭好像处在“毫无影响”的情况下，显然，给计算会带来更大的困难。但是，飞到月球的第二个宇宙火箭，说明了苏联已经克服了计算中的复杂困难。

苏联的第二个宇宙火箭在发射的瞬时，月球的位置相对于地球运动方向在稍后和偏右处(如图示中9月12日的位置)。火箭的运动是在飞出地球大气范围以外后，利用发动机作功把火箭加速到初始速度(第二个宇宙火箭的初始速度稍大于第二宇宙速度)，但火箭在地心引力的作用下，速度不断的减少，在接近月球区域时，火箭的速度减到每秒2.31公里。进入月球区域以后，火箭的速度又开始增加。9月13日19时，火箭离月球四万五千公里，其速度增到每秒2.33公里，在距离月球数千公里内时，速度增到每秒2.97公里。9月14日零时二分二十四秒，火箭以每秒3.3公里的速度与月球相碰。

这样高度精确的理论上的计算、准确的发射及精密的控制，在宇宙火箭的发射中得到实践，这不能不说是苏联科学和技术上的伟大成就。苏联宇宙火箭技术走在世界的最前列，让我们为苏联在向宇宙进军中所取得的伟大成就欢呼吧！