作者：冯志远
出版社：辽海出版社
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火箭发射模型试读：
前言
神舟七号飞上太空，嫦娥一号光临月球，火星探测器的发射……让我们乘坐如彗星一样的宇宙飞船遨游太空的时候就要到了！你准备好出发了吗？
航天，原是一个神秘的字眼，但随着科学的进步，它已逐步撩开了裹在其身上的神秘面纱。
航天活动包括航天技术（又称空间技术），空间应用和空间科学三大部分。
航天技术是指为航天活动提供技术手段和保障条件的综合性工程技术。空间应用是指利用航天技术及其开发的空间资源在科学研究、国民经济、国防建设、文化教育等领域的各种应用技术的总称。空间资源系指地球大气层以外的可为人类开发和利用的各种环境、能源与物质资源，入空间高远位置、高真空、超低温、强辐射、微重力环境、太阳能以及地球以外天体的物质资源等。太空资源泛指太空中客观存在的、可供人类开发利用的环境和物质。主要包括：相对于地面的高远位置资源，高真空和超洁净环境资源，微重力环境资源，太阳能资源，月球资源，行星资源等等。
青少年学习研究航天知识，不仅能为未来开发太空插上腾飞的翅膀，还能为我国及世界的航天事业做出贡献。事实上，太空上可利用的资源远比地球上可利用的资源要丰富得多，而人类对太空的认识才不过刚刚起步。
为了便于青少年系统地学习和掌握航天科学知识，我们特地选编了这套“航天公园博览”，分别是《太空科技之窗》、《航天器展览室》、《火箭发射模型》、《卫星飞行视频》、《航天基地游览》、《外星登陆试验》、《空间站观摹厅》、《太空生存纪实》、《航天科学家档案》和《航天飞行员写真》等10册。
这些内容涵盖了航天领域的方方面面，从航天事业的起源、发生、发展，一直到最先进的登月、太空行走全过程，阅览全书，能够使青少年站在当今科技的新起点寻找开发宇宙空间的突破口，为人类征服太空贡献自己的力量。
本套航天博览丛书具有很强的科学性、知识性、前沿性、可读性和系统性，是青少年了解航天、增长知识、开阔视野、提高素质、激发探索和启迪智慧的良好科谱读物，也是各级图书馆珍藏的最佳版本。
火箭的故乡——中国
火箭的历史大约有800多年了。火箭的故乡全世界公认是中国。在美国华盛顿航空与航天博物馆内，立着一尊中国古代武士手持火箭发射筒的塑像。“火箭”这个名称在古代典籍中最早出现是在距今1700多年前的三国时期（220-265年）。当时的兵家曾把箭杆前部绑上易燃物点燃后，用弓、弩射出去进行火攻战。
大约从南宋孝宗年间（1163-1189年）开始，我国民间用火药制作了各种炮仗和花炮。这些炮中，有不少靠自身喷气推进的“火箭”，其基本原理与现代火箭一样。明代，已经有了“一窝蜂”、“神火飞鸦”、“飞空砂筒”、“火龙出水”等名气较大的火箭。
古代火箭的飞行原理比较简单，它是利用火药点燃后产生的迅速喷出的燃气，给物体一个反作用力，当这个力超过物体自身重量时，物体就会腾飞或前进。
我国古代的“火箭”主要应用在两个方面：一个是节日的庆贺焰火，另一个是战争中的杀伤武器。大约在公元13世纪，我国的“火箭”传入阿拉伯国家，又经阿拉伯人传入欧洲。虽然我国古代的“火箭”并没能打开天门之锁，但是全世界都承认，火箭的故乡是中国。中国的火箭是打开天门的第一把钥匙。
神奇的天梯——火箭
火箭应具备这样两个基本特点：第一，有强劲的推动力，可以达到宇宙速度，挣脱地球、太阳的引力；第二，在没有空气的太空，它的发动机可以照常工作。
为了寻找这一登天的“天梯”，现代火箭的先驱们进行了不屈不挠的探索。到20世纪40年代火箭终于诞生了。现代火箭技术是直接受我国古代火箭启发制成的。
举世公认，火箭的发源地是中国。一千多年以前的中国人就发明了一种武器，将装有火药的竹筒绑在箭杆中部，当点燃导火索以后，火药急剧地燃烧，猛烈地向后喷出烟雾，箭体受到一个向前的推力，冒着烟向敌方阵地飞去。人们称这种武器为“火箭”。火箭比其他箭飞得更快、更远，杀伤力更大。我国明朝时期是古代火箭发展的鼎盛时期。当时的火箭已经发展到十几种，而且还研制成多级火箭，这是火箭发展史上意义重大的突破。
在火箭发展史上，我国做出过杰出的贡献。但是在漫长的封建社会中，火箭技术没有得到发展，那些闪光的思想便被埋没了。西方国家在掌握了原始的火箭技术后，却走在了现代火箭发展的前列。
现代火箭理论的奠基人是俄国的齐奥尔科夫斯基。他出生于俄罗斯的一个小镇，10岁的时候不幸得了严重的猩红热，病愈后失去了听觉。他不得不呆在家里自学，后来当上了中学教师。在39岁时他开始系统地研究火箭。1903年，他发表了名为《乘火箭飞船探索宇宙》的著名论文，文中提出了液体火箭的理论。
他认为以往的火箭都是使用固体燃料的，这种燃料一旦点燃就无法控制。在星际航行中火箭的推力应该像油门一样可以调节，于是他大胆地设想用液氧做氧化剂，和燃料煤油一起作为推进剂，由一个泵调节进入燃烧室推进剂的分量。
这篇论文指出了人类的宇航之路，因此俄国人称他为“火箭之父”。由于当时的技术条件和时代背景的制约，这些理论成果并没有在试验方面得到支持，在他的有生之年也未能造出一枚具有现代特征的火箭。
20年后，才有一个名叫哥达的美国人开始试制齐奥尔科夫斯基的液体火箭。1919年哥达发表了论文《到达真空的方法》，论述火箭可以在没有空气的宇宙间飞行。1920年开始试制液体火箭，这件工作难度极大，他费尽了心血。1926年3月16日他成功地发射了世界上第一枚液体火箭，这支火箭在25秒内升高了12米，飞行了56米。
在第二次世界大战中，由于战争对武器的需要，促进了火箭的发展。第二次世界大战中，法西斯德国首先研制了液体火箭，命名为V-2，火箭全长14米，直径1.65米，总重量为5.4吨。火箭的最前端是重达1吨的装着炸药的弹头，射程是330千米，飞行速度是6倍音速。
1944年9月的一个夜晚，德军从被占领的荷兰向英国伦敦发射了这种V-2火箭，不久伦敦市区警报声四起，火光冲天，巨大的爆炸声震耳欲聋。伦敦的防空部队打开了所有的探照灯，把黑夜照得如同白昼一样。奇怪的是空中没有一架敌机。后来才查明，这次袭击伦敦的不是德国的飞机，而是一种叫做V-2导弹的新式武器。它在荷兰海岸发射，几分钟就可以飞越英吉利海峡击中伦敦。
1945年5月7日，德国宣布无条件投降，德国被盟军和苏军占领。美军捷足先登，将德国的150名高级研究人员，以及整批V-2零件，迅速运回美国。前苏联也不甘示弱，但他们毕竟晚了一步，只带走了一些一般工作人员，不过他们带走了所有的设备。相当于搬走了一个完整的V-2工厂。后来美国和前苏联的巨型火箭，与V-2都有着密切的关系，也可以说得自V-2的真传。人们开玩笑说，“美国和前苏联的火箭在空中相遇时都用德语打招呼”，正形象地说明了这一历史。
自此之后，苏美两国展开了激烈的太空争夺战，这场战争的核心部分就是火箭的竞争。1955年前苏联制造了一种可以携带核武器的导弹，具有很大威力。这时前苏联的火箭技术已领先于美国。1957年10月4日，前苏联在科努尔发射场上，用一枚代号“T3A”的运载火箭成功地将一颗人造地球卫星送入轨道。
这些消息使美国震惊，也使美国最终批准了卫星计划。从那时起美国科学家迅速地研制出了一系列火箭。1969年7月登月计划成功实现。这无疑显示了美国火箭在飞行准确和安全方面的领先水平，也说明了美国在太空领域取得了优势。1971年，美国又成功地发射了绕火星飞行的人造卫星，此时人类已达到并能够准确地把握第二宇宙速度。1987年，“先锋者10号”成为第一颗飞离太阳系的人造天体，火箭对速度的超越才告一段落。
火箭要能在空中飞行，必须解决两个问题：燃烧时所需要的氧气何来？前进的推力由何而来？
燃烧是一种化学反应过程，必须有燃料和助燃剂。由于人们所熟悉的燃烧都是在空气中进行，无需提供特别助燃的氧气，于是便想当然地认为，只要有燃料就可以燃烧了，忽视了助燃剂的作用。飞机的喷气发动机只需携带汽油，发动机工作时从空气中获取助燃剂——氧气。那么要使这种发动机在真空中工作，必须自己携带氧气。
火箭的发动机既携带有燃料，又携带有助燃剂。两剂合在一起称作推进剂。火箭只有携带自己全部的“口粮”才能在太空中飞行。当然它也可以在大气层中飞行。
第二个问题是如何获得“推力”。牛顿第三定律告诉人们：当甲物体对乙物体施加一个作用力时，乙物体也必然同时对甲物体施加一个反作用力，这两个力大小相等，方向相反。自然界中最形象的例子是章鱼，当它遇到危险逃跑时，就急剧收缩自己身体内一个盛满液体的内套，液体受到挤压后，由身体后面的一个喷口射出，与此同时喷出的液体也给章鱼一个向前的推力，章鱼便像箭一样向前逃跑了。
火箭发动机的原理与此类似。推进剂在火箭发动机的燃烧室内燃烧生成高温高压的气体，气体由喷口高速向后喷出，与此同时，火箭受到一个向前的推力。燃烧持续进行，连续向后喷气，火箭便受到连续不断的推力，在此推力的作用下，火箭速度不断增大，竖直升空，冲出大气层。
民用火箭的种类
民用火箭的种类很多，这里让我们给主要民用火箭画个像。
气象火箭 它把科学仪器送到低于120千米的高空，探测那里大气的温度、压力、密度和流动速度，以预测气象变化。这是很重要的气象探测，因为那里是气象卫星和一般探测气球都到不了的盲区。1960年2月19日，我国发射成功T-TM气象火箭。
地球物理火箭 它把科学仪器送到120千米以上的高空，探测那里的各种地球物理状况的数据资料。
生物火箭 它将生物和科学仪器送到高空，观测生物的生理等变化，研究高空环境对生物的影响。这是为载人航天活动服务的，在人类进入太空以前，科学家们发射了大量的生物火箭，而且至今仍在发射。在20世纪60年代，我国就用生物火箭把果蝇、大小白鼠等生物送到高空进行实验，最有名的是1966年7月15日和28日，分别将小狗“小豹”和“姗姗”送进几十千米的高空，并安全返回，后来它们还婚配产仔。
科学实验火箭 它把科学仪器和实验材料送到高空，进行各种科学实验。如日本在1980年和1981年，用火箭将小型炼钢炉送到高空，利用短暂的失重状态进行炼钢实验。1988年，日本还两次用德国火箭将微重力实验装置，送到240～270千米高空，利用6分钟的微重环境，进行半导体材料实验。
防雷、除雹、降雨火箭 大气中的雷电，常常会击毁电力设施、电子仪器、引起火灾，击毁竖立在发射台上和飞行中的航天运载火箭等，可用火箭将特定装置送到可能有雷电产生的空间，预先引发雷电，以达到防雷、避雷和减轻雷电损失的目的。用火箭将炸药送到有冰雹的云层中爆炸，可以消除冰雹或减轻雹灾。同样还可以用火箭把催化剂送到降雨云中，进行人工降雨。
加速和减速动力火箭 火箭可作为飞机和船舶的加速动力。火箭也可作为各种飞行器的减速动力，叫制动火箭。如航天器返回地球或在其他星球上着陆前，可用制动火箭降低速度。
邮政火箭 为交通不便的边远地区运送信件和物资，特别是运送紧急需要的药品、救灾物资和工程抢险材料等。1992年，俄罗斯曾用火箭将哥伦布航行到美洲500周年的纪念品发送到美国。
观察和摄影火箭 用火箭把电视摄像机送到空中，然后用降落伞吊挂着对地面摄影，这比卫星对地面拍照更清晰、灵活和及时得多，可用于观察火山爆发、森林火灾、地震和洪水等灾情，观测地球南北两极、百慕大“黑三角”等不易到达和有危险的地区，海滩、空难现场的观察和指挥营救、野生动物跟踪，对体育比赛进行现场摄影和报道等。
体育运动火箭 即模型火箭，它是一种重要的体育器材，深受青少年的喜爱，模型火箭竞赛已成为一项国际性的体育竞赛活动。模型火箭运动参加者，可以动手制作模型火箭，可以用模型火箭进行科学探测、实验和研究，把体育与教学、科研、科学普及活动结合起来，对小学、中学、大学和自学计划中的数学、空气动力学、物理学、工艺学、甚至文学的形象教学都有很大帮助。
这里顺便说一下模型火箭与火箭模型的区别。火箭模型是真实火箭的缩小比例的模型，如“长征二号E”火箭模型、“长征三号”火箭模型等等，它们一般用作陈设和观赏。模型火箭的外形既可以是真实火箭的缩比模型，也可以根据需要来设计，它们可以像真实火箭一样地点火发射。
军用火箭的种类
军用火箭和导弹是一个庞大的队伍，只有让它们列队来点卯。火箭武器
有火箭炮。前苏联在第二次世界大战中使用的“喀秋莎”，就是一种火箭炮，它曾经使德国法西斯军队丧胆。中国制造的70式火箭炮，射程达10000多米。还有火箭筒。中国制造的70式火箭筒，可穿透300毫米厚的装甲。还有火箭弹，是由发射装置发射，由火箭发动机推动的爆破、燃烧和杀伤武器。还有火箭增程弹，它像普通炮弹那样发射出去，然后由火箭发动机的推力来增加射程。如我国的130毫米的加农炮，就配备了火箭增程弹。还有航空火箭弹，即从飞机上发射的火箭武器。在越南战争中，美国曾大量使用航空火箭弹。此外，还有布雷火箭、照明火箭、干扰火箭、侦察摄影火箭和战场上运送紧急军政邮件的火箭等等。导弹
导弹的种类很多，有打击战略目标的战略导弹；有战役中战场上使用的战术导弹；有像飞机一样带巨大翅膀，可在大气层中巡航飞行的巡航导弹；有反弹道导弹，即截击弹道导弹的导弹等等。
在战略导弹中，有从陆地上发射，打击遥远陆地目标的地地战略导弹，它们沿弹道轨迹飞行，所以叫地地战略弹道导弹，一般是洲际（射程8000千米以上）导弹。如美国的“民兵”、MX，前苏联——俄罗斯的SS-18、SS-19等，我国在1980年5月，也从内陆基地向南太平洋海域进行了洲际导弹发射飞行试验。
还有从水下潜艇上发射，打击陆地上战略目标的潜地战略弹道导弹。如美国的“北极星”、“海神”、“三叉戟”，前苏联——俄罗斯的“SS-N-20”、“SS-N-23”，法国的M-4、M-20等。它们有中程（1000千米以上）的，也有远程（4000千米以上）的。1982年10月，我国也从潜艇水下发射导弹成功。潜射导弹是一种重要的战略武器，因为潜艇在水下航行，可驶向有利位置发射导弹，然后遁去，隐蔽性好，机动性强，有很强的生存能力。
战术导弹的种类繁多，有从地面发射，打击地面目标的地地战术弹道导弹；有从地面和海面发射，打击空中目标的面空导弹（也叫防空导弹）；有从空中发射打击空中目标的空空导弹；有从空中发射，打击地面目标的空地导弹；有专门对付舰艇的反舰导弹；还有专门对付坦克的反坦克导弹；专门袭击雷达的反雷达导弹（又叫反辐射导弹）等等。
巡航导弹有战略的，也有战术的。如海湾战争前后，美国从海面舰艇上发射后，飞行2000多千米，攻击伊拉克的“战斧”巡航导弹，就是战略巡航导弹；一些从陆地和空中发射的反舰巡航导弹，则是战术巡航导弹。
反弹道导弹的导弹，是防御战略导弹进攻的导弹。20世纪60年代前苏联开始在莫斯科周围部署“橡皮套鞋”反导弹系统。接着，美国也搞了“奈基——宇斯”反导弹系统。到80年代实施“星球大战计划”时，美国的反弹道导弹导弹研制达到了高潮。
运载火箭的分类和构成
常用的运载火箭按其所用的推进剂来分，可分为固体火箭、液体火箭和固液混合型火箭三种类型。如我国的长征三号运载火箭是一种三级液体火箭；长征一号运载火箭则是一种固液混合型的三级火箭，其第一级、第二级是液体火箭，第三级是固体火箭；美国的“飞马座”运载火箭则是一种三级固体火箭。
如按级数来分，运载火箭又可分为单级火箭、多级火箭。其中多级火箭按级与级之间的连接型式来分，又可分为串联型、并联型（俗称捆绑式）、串并联混合型三种类型。串联型多级火箭级与级之间的连接分离机构简单，但串联后火箭总长较长、火箭的长细比（长度与直径之比）大，给设计带来一定的困难；发射时，这种火箭竖起来后太高，给发射操作带来不便；同时，其上面级的火箭发动机要在高空点火，点火的可靠性差。并联型多级火箭采用横向捆绑连接，连接分离机构稍复杂，但其中间芯级第一级火箭采用横向捆绑的火箭可在地面同时点火，避免了高空点火，点火的可靠性高。前苏联发射世界上第一颗人造地球卫星的卫星号运载火箭，就是在中间芯级火箭的周围又捆绑了4枚火箭。这4枚捆上去的火箭习惯上又称助推器。助推器与芯级火箭在地面一起点火，但工作一定时间后先关机，关机后与芯级火箭分离并被抛掉。助推器因在第一级火箭飞行的半路上关机，所以只能算它是半级火箭。发射世界第一颗人造地球卫星的卫星号运载火箭为一级半火箭，而不称它为两级火箭。我国的长征二号E运载火箭则是一枚串并联混合型的两级半火箭，其第一级火箭周围捆绑了4枚助推器，在第一级火箭上面又串联了一枚第二级火箭。运载火箭的结构组成
不管是固体运载火箭还是液体运载火箭，不管是单级运载火箭还是多级运载火箭，其主要的组成部分有结构系统、动力装置系统和控制系统。这三大系统称为运载火箭的主系统，主系统工作的可靠与否，将直接影响运载火箭飞行的成败。此外，运载火箭上还有一些不直接影响飞行成败并由箭上设备与地面设备共同组成的系统，例如，遥测系统、外弹道测量系统、安全系统和瞄准系统等。箭体结构
箭体结构是运载火箭的基体，它用来维持火箭的外形，承受火箭在地面运输、发射操作和在飞行中作用在火箭上的各种载荷，安装连接火箭各系统的所有仪器、设备，把箭上所有系统、组件连接组合成一个整体。动力装置系统
动力装置系统是推动运载火箭飞行并获得一定速度的装置。对液体火箭来说，动力装置系统由推进剂输送、增压系统和液体火箭发动机两大部分组成。固体火箭的动力装置系统较简单，它的主要部分就是固体火箭发动机推进剂直接装在发动机的燃烧室壳体内。控制系统
控制系统是用来控制运载火箭沿预定轨道正常可靠飞行的部分。控制系统由制导和导航系统、姿态控制系统、电源供配电和时序控制系统三大部分组成。制导和导航系统的功用是控制运载火箭按预定的轨道运动，把有效载荷送到预定的空间位置并使之准确进入轨道。姿态控制系统（又称姿态稳定系统）的功用是纠正运载火箭飞行中的俯仰、偏航、滚动误差，使之保持正确的飞行姿态。电源供配电和时序控制系统则按预定飞行时序实施供配电控制。遥测系统
遥测系统的功用是把运载火箭飞行中各系统的工作参数及环境参数测量下来，通过运载火箭上的无线电发射机将这些参数送回地面，由地面接收机接收；亦可将测量所得的参数记录在运载火箭上的磁记录器上，在地面回收磁记录器。这些测量参数既可用来预报航天器入轨时的轨道参数，又可用来鉴定和改进运载火箭的性能。一旦运载火箭在飞行中出现故障，这些参数就是故障分析的依据。外弹道测量系统
外弹道测量系统的功用是利用地面的光学和无线电设备与装在运载火箭上的对应装置一起对飞行中的运载火箭进行跟踪，并测量其飞行参数，用来预报航天器入轨时的轨道参数，也可用来作为鉴定制导系统的精度和故障分析依据。安全系统
安全系统的功用是当运载火箭在飞行中一旦出现故障不能继续飞行时，将其在空中炸毁，避免运载火箭坠落时给地面造成灾难性的危害。安全系统包括运载火箭上的自毁系统和地面的无线电安全系统两部分。箭上的自毁系统由测量装置、计算机和爆炸装置组成。当运载火箭的飞行姿态，飞行速度超出允许的范围，计算机发出引爆爆炸装置的指令，使运载火箭在空中自毁。无线电安全系统则是由地面雷达测量运载火箭的飞行轨道，当运载火箭的飞行超出预先规定的安全范围时，由地面发出引爆箭上爆炸装置的指令，由箭上的接收机接收后将火箭在空中炸毁。瞄准系统
瞄准系统的功用是给运载火箭在发射前进行初始方位定向。瞄准系统由地面瞄准设备和运载火箭上的瞄准设备共同组成。运载火箭的指标
运载火箭的技术指标包括运载能力、入轨精度、火箭对不同重量的有效载荷的适应能力和可靠性。运载能力
运载能力指火箭能送入预定轨道的有效载荷重量。有效载荷的轨道种类较多，所需的能量也不同，因此在标明运载能力时要区别低轨道、太阳同步轨道、地球同步卫星过渡轨道、行星探测器轨道等几种情况。表示运载能力的另一种方法是给出火箭达到某一特征速度时的有效载荷重量。各种轨道与特征速度之间有一定的对应关系。例如把卫星送入185公里高度圆轨道所需要的特征速度为7.8公里/秒，1000公里高度圆轨道需8.3公里/秒，地球同步卫星过渡轨道需10.25公里/秒，探测太阳系需12～20公里/秒。飞行程序
运载火箭在专门的航天发射中心发射。火箭从地面起飞直到进入最终轨道要经过以下几个飞行阶段：
①大气层内飞行段：火箭从发射台垂直起飞，在离开地面以后的10几秒钟内一直保持垂直飞行。在垂直飞行期间，火箭要进行自动方位瞄准，以保证火箭按规定的方位飞行。然后转入零攻角飞行段。火箭要在大气层内跨过声速，为减小空气动力和减轻结构重量，必须使火箭的攻角接近于零。
②等角速度程序飞行段：第二级火箭的飞行已经在稠密的大气层以外，整流罩在第二级火箭飞行段后期被抛掉。火箭按照最小能量的飞行程序，即以等角速度作低头飞行。达到停泊轨道高度和相应的轨道速度时，火箭即进入停泊轨道滑行。对于低轨道的航天器，火箭这时就已完成运送任务，航天器便与火箭分离。
③过渡轨道：对于高轨道或行星际任务，末级火箭在进入停泊轨道以后还要再次工作，使航天器加速到过渡轨道速度或逃逸速度，然后航天器与火箭分离。设计特点
运载火箭的设计特点是通用性、经济性和不断进行小的改进。这和大型导弹不同。大型导弹是为满足军事需要而研制的，起支配作用的因素是保持技术性能和数量上的优势。因此导弹的更新换代较快，几乎每5年出一种新型号。运载火箭则要在商业竞争的环境中求发展。作为商品，它必须具有通用性，能适应各种卫星重量和尺寸的要求，能将有效载荷送入多种轨道。经济性也要好。也就是既要性能好，又要发射耗费少。订购运载火箭的用户通常要支付两笔费用。一笔是付给火箭制造商的发射费，另一笔是付给保险公司的保险费。发射费代表火箭的生产成本和研制费用，保险费则反映火箭的可靠性。火箭制造者一般都尽量采用成熟可靠的技术，并不断通过小风险的改进来提高火箭的性能。运载火箭不像导弹那样要定型和批生产。而是每发射一枚都可能引进一点新技术，作一点小改进，这种小改进不影响可靠性，也不必进行专门的飞行试验。这些小改进积累起来就有可能导致大的方案性变化，使运载能力能有成倍的增长。
20世纪80年代以来，一次使用的运载火箭已经面临航天飞机的竞争。这两种运载工具各有特长，在今后一段时间内都将获得发展。航天飞机是按照运送重型航天器进入低轨道的要求设计的，运送低轨道航天器比较有利。对于同步轨道航天器，航天飞机还要携带一枚一次使用的运载器，用以把航天器从低轨道发射出去，使之进入过渡轨道。这样有可能导致入轨精度和发射可靠性的下降。
一次使用的运载火箭在发射同步轨道卫星时可以一次送入过渡轨道，比航天飞机稍为有利。这两种运载工具之间的竞争将促进可靠性的提高和成本的降低。我国运载火箭的发展
到目前为止我国共研制了12种不同类型的长征系列火箭，能发射近地轨道、地球静止轨道和太阳同步轨道的卫星。
从1970年到2000年的30年间，我国发射长征系列火箭共计67次，成功61次，6次失败或部分失败，发射成功率为91%。在1994～1996年间曾一度几次发射失败，使我国在国际商业发射市场的声誉处于低谷。中国航天工业总公司经过一系列质量整顿后终于打了个翻身仗。自1996年10月到目前已连续25次发射成功，这在世界卫星发射界也是不多见的。
在我国运载火箭的发展初期，探空火箭的研制占有重要的地位，尽管它是结构简单的无控火箭，但却是新中国成立后的第一枚真正的火箭。从1958年开始，我国陆续研制出包括生物、气象、地球物理、空间科学试验等多种类型的探空火箭。长征一号系列运载火箭
1970年4月24日，中国使用长征一号（LM-1）运载火箭发射了第一颗人造卫星东方红一号。长征一号是在两级中远程导弹上再加一个第三级固体火箭所组成，火箭全长29.86米，起飞总重81.57吨，起飞推力为1040千牛。长征二号系列运载火箭
长征二号（LM-2）运载火箭是从洲际导弹的基础上发展而来的，并于1975年发射了1吨多重的近地轨道返回式卫星，成功地回收了返回舱。此后，又根据发射卫星的需要，陆续衍生出长征二号丙（LM-2C）、长征二号丙改进型（LM-2C/SD）和发射极轨卫星的长征二号丁（LM-2D）运载火箭。在长征火箭大家族中，长征二号系列主要用于发射各类近地轨道卫星，LM-2C/SD曾以一箭三星方式发射了12颗美国的铱星移动通信卫星。
1986年初美国的挑战者号航天飞机爆炸后，航天飞机被停飞，美国用了很长时间分析和处理故障，其后美国停止用航天飞机发射一般商业卫星。趁此时机，我国仅用了18个月就研制成功长征二号E（又称长二捆，LM-E）运载火箭，可以发射原来准备用美国航天飞机发射的商用卫星。长征二号E火箭是以长征二号为芯级，周围捆绑了4个液体助推器，它的近地轨道运载能力高达9.2吨。长征二号E于1990年试射成功，从1992年到1995年曾发射多颗外国卫星。
为满足发射神舟号飞船的要求，保证宇航员的安全，我国又在长征二号E的基础上改进了可靠性并增设了故障检测系统和逃逸救生系统，从而发展出了长征二号F（LM-F）运载火箭，专门用来发射神舟号载人飞船。
由于长征二号火箭的质量和可靠性非常高，1975～1996年连续成功地把17颗返回式卫星送上天，这使长征二号运载火箭在国际卫星发射市场上获得了非常好的可靠性声誉。长征三号系列运载火箭
长征三号（LM-3）运载火箭是在长征二号二级火箭上面加了一个以液氢、液氧为推进剂的第三级，所用的液氢液氧发动机可以二次启动，在技术上是当时国际先进水平，是我国火箭技术发展的一个重要里程碑。1984年长征三号成功地发射了我国第一颗地球同步试验通信广播卫星东方红二号。1985年中国宣布进入国际商业卫星发射市场。1990年我国首次用长征三号运载火箭将美国休斯公司制造的亚洲一号卫星送入地球同步轨道。
此后，长征三号系列不断增加新成员，如长征三号甲（LM-3A）、长征三号乙（LM-3B），主要用于发射地球静止轨道卫星。
长征三号甲运载火箭是在长征三号的基础上研制的大型火箭，它的氢氧发动机具有更大的推力，性能也得到很大的提高，地球同步转移轨道运载能力也从长征三号的1.6吨提高到2.6吨。
长征三号乙运载火箭是在长征三号甲和长二捆的基础上研制的，即以长征三号甲为芯级，再捆绑4个与长二捆类似的液体助推器。长征三号乙主要用于发射地球同步轨道的大型卫星，也可进行轻型卫星的一箭多星发射，其地球同步转移轨道运载能力达到5.1吨，跃入了世界大型火箭行列。长征四号系列运载火箭
目前投入使用的是长征四号（LM-4）乙运载火箭是长征火箭家族中用于发射各种太阳同步轨道和极轨道应用卫星的主要运载工具。
国外典型的运载火箭
大力神系列运载火箭美国大力神（Titan）运载火箭系列由大力神-2洲际导弹发展而来，1964年首次发射。该系列由大力神-2、大力神-3、大力神-34、大力神-4和商用大力神-3等型号和子系列组成。它的最大近地轨道运载能力为21.9吨，地球同步转移轨道运载能力为5.3吨。宇宙神系列运载火箭
美国宇宙神（Atlas）系列运载火箭于1958年12月18日首次发射，曾经发射过世界上第一颗通信卫星、美国第一艘载人飞船等。目前正在使用的主要有宇宙神-2A、宇宙神-2AS和宇宙神-3。研制中的宇宙神-5运载火箭的第一级采用了通用模块化设计，其中的重型火箭使用了3个通用模块，其地球同步转移轨道运载能力达到13吨。德尔它系列运载火箭
美国德尔它（Delta）系列运载火箭系列于1960年5月13日首次发射，迄今为止已发展了19种型号，目前正在使用的是德尔它-2和德尔它-3两种型号。美国空军的全部GPS卫星都是由德尔它-2发射的。德尔它-3是在德尔它-2的基础上研制的大型运载火箭，可以把3.8吨的有效载荷送入地球同步转移轨道。德尔它-3于2000年8月发射成功。美国还正在研制具有多种配置的德尔它-4子系列，其中的重型德尔它-4的地球同步转移轨道运载能力在13吨以上。土星-V系列运载火箭
土星-V（Saturn）运载火箭是美国专为阿波罗登月计划而研制的、迄今为止最大的巨型运载火箭。其起飞重量为3000吨，直径10米，高110米，近地轨道运载能力达139吨，它能把重达50吨的阿波罗飞船送入登月轨道。土星-V曾先后将12名宇航员送上月球。东方号系列运载火箭
俄罗斯东方号（Vostok）系列运载火箭是世界上第一种载人航天运载工具，它创造了多个世界第一：发射了第一颗人造卫星，第一颗月球探测器，第一颗金星探测器，第一颗火星探测器，第一艘载人飞船，第一艘无人载货飞船进步号等。它也是世界上发射次数最多的运载火箭系列。其中联盟号是东方号的一个子系列，主要发射联盟号载人飞船、进步号载货飞船。质子号系列运载火箭
俄罗斯质子号（Proton）系列运载火箭分为二级型、三级型和四级型3种型号。目前正在使用的有质子号三级型和四级型两种。三级型质子号于1968年11月16日首次发射，其低地轨道运载能力达到20吨，它是世界上第一种用于发射空间站的运载火箭，曾发射过礼炮1～7号空间站、和平号空间站各舱段和其他大型低地轨道有效载荷。1998年11月20日，质子号发射了国际空间站的第一个舱段。天顶号系列运载火箭
天顶号（Zenit）系列运载火箭是前苏联（后为乌克兰）研制的运载火箭，分为两级的天顶-2、三级的天顶-3和用于海上发射的天顶-3SL。天顶-2的低地轨道运载能力约为14吨，太阳同步轨道运载能力约为11吨。可在海上发射的天顶-3SL是美国、乌克兰、俄罗斯、挪威联合研制的运载火箭，其地球同步轨道运载能力为2吨，1999年3月首次发射成功。能源号运载火箭
能源号（Energia）运载火箭是前苏联/俄罗斯研制的目前世界上起飞质量和推力最大的火箭。其近地轨道运载能力为105吨，既可发射大型无人载荷，也可用于发射载人航天飞机。能源号于1987年首次发射成功，曾将前苏联的暴风雪号航天飞机成功地送上天。目前由于俄罗斯经济状态不佳就再也没有发射过。阿里安系列运载火箭
阿里安（Ariane）火箭是由欧洲11个国家组成的欧空局研制的系列运载火箭，该系列已有阿里安1～5共5个子系列，目前正在使用的是阿里安-4和阿里安-5。阿里安-4于1988年6月15日进行了首次发射，其近地轨道运载能力为9.4吨，地球同步转移轨道运载能力为4.2吨。阿里安-5于1997年进行了首次发射，近地轨道运载能力为22吨，地球同步转移轨道运载能力为6.7吨。目前阿里安-5正在进行改进，在2005年底之前将逐步把地球同步转移轨道运载能力从目前的6.7吨提高到11～12吨。H系列运载火箭
日本H系列运载火箭由H-1、H-2、H-2A等火箭组成，目前正在使用的H系列火箭只有H-2A，2001年8月首次发射成功。极轨卫星火箭
印度自行研制的极轨道（PSLV）4级运载火箭的太阳同步轨道运载能力为1吨，低地轨道运载能力为3吨。1993年9月首次发射，但由于火箭出现故障，卫星未能入轨。此后，该火箭连续三次发射成功。1999年5月，一箭三星技术又取得成功。
世界各国运载火箭的发展
发展航天飞行的运载火箭，无疑是20世纪航天史上最重大的成就之一。自1957年10月4日，前苏联用“SS-6”洲际导弹改装成运载火箭将世界上第一颗人造地球卫星送入近地轨道，从此运载火箭作为航天运载工具正式登上历史舞台以来，前苏联、美国、法国、日本、欧盟等国家和地区竞相发展运载火箭，迄今已形成能适应各种航天发射需求的若干系列，并已走过它的两个里程碑。第一个里程碑：用导弹改装
在运载工具的研制方面，最发达的国家是前苏联、美国、法国、中国、日本和印度。这些国家在运载工具的发展初期，为了抢时间，几乎都采用同一种发展模式，即用导弹稍加改装，使其适应不同卫星的发射需要。这个思路，首先是由前苏联的第一位航天总设计师卡拉廖夫提出来的。如前苏联第展一枚运载火箭，实际上只是将“SS-6”洲际导弹的弹头改换成卫星，火箭全长29.2米，最大外径10.3米，起飞重量269吨，起飞推力3900千牛，这是当时世界上最大的运载火箭。
后来，将这种运载火箭作为芯级在其外侧捆绑4个助推器，而分别形成发射卫星和发射前苏联最早的3个“月球号”宇宙探测器的“卫星”型和“宇宙”型两级运载火箭系列。
在此基础上，再在芯级火箭的上面，装上一个具有不同推力的第三级火箭，又形成发射“东方号”飞船和“上升号”飞船用的“东方型”三级运载火箭系列。前苏联在20世纪60年代继“东方”型运载火箭之后还发展了一种“联盟”型三级运载火箭系列，起飞重量310吨，其进入近地轨道的最大有效载荷达到7吨。
从1966年起，前苏联利用“联盟”型运载火箭先后发射了“宇宙号”系列的部分人造地球卫星，“联盟号”和“联盟T号”飞船以及“进步号”货运飞船。后来，在“联盟”型运载火箭基础上再增加一个推力为67千牛的液体火箭发动机作为第4级，即形成“闪电号”运载火箭，先后发射了“月球-4”至“月球-14”，“闪电”、“探测器-1”到“探测器-3”、“火星-1”，以及“金星-1”到“金星-8”等宇宙探测器。“雷神”是美国的一种地地中程导弹，长19.8米，弹径2.44米，射程2400～3200公里。“雷神”导弹于1963年4月退役后，被用作运载火箭的第一级（芯级），下部捆绑固体助推器，顶部串联不同的上面级，先后发展过20多个型号，形成了一个较完整的运载火箭系列。“宇宙神”是美国最早发展的一种液体洲际弹道导弹，射程1.8万公里以上，总推力为1.7兆牛顿（176吨力）。1959年装备部队，1965年被“民兵”洲际导弹取代后被用作运载火箭的芯级，与不同的上面级组合形成运载火箭系列。“大力神”导弹是美国的另一种液体洲际弹道导弹，它的研制时间比“宇宙神”晚一年多。共发展了两种型号：“大力神5”射程11700公里，1962年4月装备部队，1965年全部退役。“大力神2”射程13400公里，1963年开始装备部队，直到1987年才全部退役。退役后也被改装成运载火箭系列。第二个里程碑：研制新型火箭
20世纪60年代，前苏联为了发射“礼炮号”轨道站，专门研制了一种“质子号”运载火箭。这是一种串并联式的多级运载火箭，第一级安装6台单燃烧室液体火箭发动机，总推力达9兆牛。第二级为4台每台推力为6兆牛的单燃烧室液体火箭发动机。第三级除一台同类型的液体火箭发动机外，还安装了一台操舵液体火箭发动机，它有4个旋转室，可操纵末级的飞行方向及其姿态控制。
前苏联专家认为，该火箭的总体布局各级的发动机装置结构以及箭上各系统均采用了前苏联火箭制造业的先进成果，因而运载火箭的使用性能优于同级的美国“土星1B”。“质子号”运载火箭于1965年投入使用以来，除发射“礼炮号”轨道站外，还成功地发射了“质子-4号”宇宙飞船。后来在3级运载火箭基础上，又加了一级推力为83千牛的第4级，曾将“探测器-4号”至“探测器-8号”、“月球-15号”至“月球-24号”、“金星-9号”至“金星-16号”、“火星-2号”至“火星-7号”等探测器，以及“虹”、“荧光屏”、“地平线”、“宇宙号”等系列卫星送入太空。
从发射的结果来看，“质子号”称得上是一种具有高可靠性的、有多种发射功能的运载工具，成功率约为93%。现已成为一种为商业性服务的运载火箭。
20世纪70年代，前苏联为发射“暴风雪号”航天飞机，专门研制“能源号”运载火箭。这是一种两级重型运载火箭（由于这两级在起飞时同时点火，故又称一级半）。
第一级由4个捆绑助推器组成，推进剂为液氧/煤油。由于这种两级“能源号”火箭只能把重型有效载荷送入低地球轨道（芯级只能作亚轨道飞行），要把有效载荷送入高地球轨道或逃逸轨道还需再加一级，所以研制了两种新的辅助级，即上面级（EUS）及制动和修正级（RCS）。
这两种辅助级是单独使用还是一起使用，取决于执行的任务。正是由于“能源号”采取了积木式的设计，它既具有发射大型低轨道有效载荷（105吨）和航天飞机的能力，又具有将10吨以上有效载荷送入地球同步轨道或飞往月球和行星轨道的能力。其中，同步轨道运载能力约为18吨，月球轨道运载能力为32吨，火星和金星轨道的运载能力为28吨。
1988年11月15日“能源号”火箭成功地将“暴风雪号”不载人航天飞机送入亚轨道，在160公里高度上启动航天飞机上的发动机，将“暴风雪号”助推到入轨速度，然后机上发动机再次启动，把“暴风雪号”送上250公里的圆形轨道。迄今为止，“能源号”是世界上运载能力最大的火箭。
20世纪60年代，美国为执行“阿波罗”登月计划，专门研制了“土星”型运载火箭系列。主要有“土星1”、“土星1B”和“土星V”等几种型号。其中，“土星1”为一种试验型的两级运载火箭，第一级运载装置由8台“H-1”液体火箭发动机组成，总推力为7兆牛；第二级由6台总推力为408千牛的液体火箭发动机组成。入轨高度185公里时的最大有效载荷为10.2吨。为了改进“土星”火箭及确定“阿波罗”飞船的总体方案，“土星1”于1961年至1965年从卡纳维拉角共发射10次，其中有5次把“阿波罗”飞船的主体模型发射入轨。“土星1B”是为在近地轨道操练载人和不载人的“阿波罗”飞船而研制的。它也是两级运载火箭，第一级和第二级均为“土星1”的改进型，但在第二级配备了一台用液氧/液氢作推进剂的J-2发动机，推力1.023兆牛。这样，使火箭在入轨高度为195公里时，最大有效载荷达到18.1吨。在1966-1975年间，“土星1B”在卡纳维拉尔共发射9次，均获成功。“土星V”是专为在近地和近月轨道操试“阿波罗”飞船的全套设备，以及将航天员送往月球而研制的。由于“阿波罗”飞船总重达46吨，高25米，最大直径6.6米，要把这么重的飞船以第二宇宙速度将其送入月球轨道，以往任何一种运载火箭都无法胜任。
为此，专门研制的“土星V”三级运载火箭称得上是一个重量级的航天“大力士”，它全长85米，直径10米，起飞质量达2950吨，起飞推力达35211千牛，总功率约2亿马力，相当于200万辆普通大轿车功率的总和。运载火箭与“阿波罗”登月飞船组装在一起后，高达110米，相当于36层楼房高。
从1967～1973年间，“土星V”从卡纳维拉尔角共发射13次，其中有10次是运载“阿波罗”载人飞船进入预定轨道。为了抗衡前苏联和美国在航天领域的强大发展势头，1972年法国建议西欧10国联合组成欧洲航天局（ESA），共同研制“阿丽亚娜”运载火箭。1973年7月研制计划获得批准。法国空间研究中心（CNES）负责“阿丽亚娜”火箭的计划管理，航空航天公司负责总装。
迄今，“阿丽亚娜”运载火箭系列已发展了从“阿丽亚娜1”至“阿丽亚娜V”共5个型号。“阿丽亚娜1”为三级液体运载火箭，该火箭长50米带有效载荷，直径3.8米，发射质量200吨，进入远地点36000公里高度过渡轨道的有效载荷为1700公斤。“阿丽亚娜2”是在“阿丽亚娜1”基础上将第一、第二推力通过增加发动机燃烧室压力而增加9%，第三级通过加大推进剂数量而延长了燃烧时间，这样，使进入地球同步轨道的运载能力达到2200公斤。“阿丽亚娜3”是在“阿丽亚娜2”基础再装两枚固体推进器组成，使进入地球同步轨道的运载能力增加到2600公斤，1984年8月首次发射，成功地将两颗通信卫星送入转移轨道。
1982年1月开始研制的“阿丽亚娜4”除将“阿丽亚娜3”的第二、三级稍加改进外，还重新研制了新的液体火箭发动机，4米直径的整流罩和多星发射装置等，并组合成6种不同的型号，其进入地球同步轨道的运载能力，基本型号（AR40）为1900公斤，最大型号（AP44L）高达4200公斤。
在希腊神话中，阿丽亚娜是克里特王米诺斯之女，这位美丽又聪明的公主曾用一团小线帮助雅典英雄泰西逃出迷宫。以“阿丽亚娜”命名的欧洲航天局的运载火箭“阿丽亚娜4”也不负众望，它以高可靠性、高入轨精度、交货及时和价格适中等优点，占据了世界商业火箭发射市场的60%以上的生意。但欧航局并未以此而满足。
为了在激烈竞争的航天市场中进一步巩固优势，并且把这种领先一直保持到21世纪，早在1985年1月，ESA参加国就通过一项研制更大型运载火箭“阿丽亚娜V”的计划，目标是既能将重十余吨的“赫尔墨斯”载人航天飞机送上地球低轨道；又能将总重8吨（有同时运载两颗或3颗卫星两种装配方式）的有效载荷送上同步转移轨道。“阿丽亚娜V”经过近三年的预研后，于1988年正式立项，原计划耗资35亿美元，于1995年升空。但由于在研制过程中发生过一连串的事故，如1995年4月11日，在法国小城沃浓的火箭发动机试车台上，主发动机（HM60液氧/液氢发动机）的涡轮泵发生爆炸；同年5月5日南美法属圭亚那库鲁航天中心，在“阿丽亚娜V”发射台上的两名军官在操作中因毒气体泄露而中毒死亡。之后，于5月30日、7月3日和9月1日又接连出现各类大小事故，迫使阿丽亚娜公司推延了首次发射时间，并将总研制费上升到60亿美元以上。但由于“阿丽亚娜V”总的设计思想是追求低成本，高可靠，同时，发射准备时间短，入轨精度高，据专家们认为，其市场潜力不可低估。
日本为了争当航天大国，已研制成功M系列（又称谬系列）和H系列两大类运载火箭。其中，M系列是由日本宇宙科学研究所研制的，主要用于发射科学研究卫星和空间探测器，尚在使用的有M3S2型和MS型。
H系列（包括以前的N系列）是日本宇宙开发事业团（NASDA）负责研制的，主要用于发射应用卫星。其中，于1983年开始研制的“H-2”，为日本大型主力运载火箭。它是一种捆绑了两个大型固体助推器的两级火箭。一、二级均采用液氢/液氧发动机。第一级的LE-7发动机是新研制的，推力86吨；第二级的LE-SA发动机是“H-1”火箭第一级发动机的改进型，推力12吨。火箭总长50米，直径4米，起飞质量260吨。“H-2”火箭的主要特点：一是结构良好，火箭长度短，重量轻，其重量仅为运载能力相同的前苏联“质子”火箭的38%，欧航局的“阿丽亚娜IV”的一半，而且可靠性高达96%；二是技术先进，如第一级主发动机（LE-7）采用的二级燃烧循环方式是一项燃烧效率很高的高难技术，目前只有美国航天飞机的主发动机和前苏联的“能源号”火箭第一级发动机采用了这项技术。第二级火箭具有重新启动功能，使“H-2”火箭具有足够的灵活性来满足把有效载荷送入不同轨道的要求。但目前的发射成本较高，每一枚相当1.55亿美元（170万亿日元），而发射能力相近的“阿丽亚娜4”只需0.82亿美元。另一不利因素是发射时间受限制，每年只有1～2月和8～9月共90天的时间可供发射。为了争夺运载火箭发射市场，日本成立了包括三菱重工、日产汽车和日本电气等著名公司在内的75家公司联合组成的火箭系统股份有限公司，一方面着重对如何降低成本，进一步保持火箭的高可靠性抓紧研究；另一方面正在努力争取放宽发射期限和考虑与“阿丽亚娜”火箭的兼容，借此在日本和世界赢得市场。
1994年2月4日，“H-2”火箭从鹿儿岛县的种子岛宇宙中心首次发射成功，标志着日本的火箭技术已可与欧洲的“阿丽亚娜”火箭和美国的航天飞机技术几近并驾齐驱，它将为日本跻进世界卫星发射市场奠定基础。另外，为了适应国际市场小卫星的发射需要；争取在短时间内能开发出一种低成本的火箭，促使昔日为竞争对手的宇宙开发事业团和宇宙科学研究所，于1992年联手，共同开发一种三级固体火箭（JI）。第一级采用“H-2”的固体助推器，第二、三级和整流罩则均为“M-3S”火箭的原件。只有第一、第二两级的级间过渡段和第一级的两台游动小发动机等为数不多的部件是新开发的。这样，通过两家公司的“火箭技术对接”，取长补短，使日本的火箭家族在20世纪末又增添了一个新成员。
发射航天器要用多级火箭
在太空中运行的各类航天器，都是用火箭把它们送到太空中去的。
飞行在太空中的航天器（卫星、飞船、空间站及航天飞机等），只有速度达到7.9千米/秒（第一宇宙速度）才不会掉到地面上来；飞到月球上去的宇宙飞船，速度是11.2千米/秒（第二宇宙速度）；如果要飞到其他行星上去，速度还要更大一些。
怎样才能使这些航天器达到这样大的飞行速度呢？只有火箭才能胜任这一任务。火箭是靠往后喷出高速气体产生的反作用力前进的，是当今惟一可在真空中使用的飞行运输工具。
俄国科学家齐奥尔科夫斯基早在20世纪初就指出，要提高火箭的飞行速度，出路有两条，一是提高火箭发动机的喷气速度，二是提高火箭的质量比（火箭起飞时的质量与火箭发动机熄火时质量的比值）。要达到很高的飞行速度，除了要求有很高的喷气速度外，还要求火箭的质量比越大越好，即壳体做得又轻又大，能装贮更多的燃料。
虽经过科学家们几十年的努力，采用当今最好的燃料和最轻型的材料，以及最先进优化的设计，但目前用一台或几台发动机组成的单级火箭，其最大速度也只能达到5～6千米/秒，远远达不到第一宇宙速度的目标。
出路在哪里？好在齐奥尔科夫斯基早就提出了“火箭列车”的思路，即把火箭串联或并联起来飞行，质量一级一级地减少，速度一级一级地增大，最后达到和超过第一宇宙速度，这就是多级火箭。它把两个以上的火箭，头接尾、尾接头地衔接在一起。当第一级火箭燃料用完以后，它就会自动地掉下来，接着第二级火箭立即发动；第二级火箭燃料用完后也自动地掉下来，接着第三级火箭发动起来……这样就会使装在最前一级火箭上的卫星或飞船达到7.9千米/秒以上的速度，成为遨游太空的“新客人”了。
科学正在不断地发展和进步，待更新型的燃料和更先进的又轻又坚固的材料出现后，只用一级火箭去发射航天器的时代就会到来。据科学家预测，这种先进的单级运载火箭，十年之后就会变成现实。
捆绑式火箭
为了战胜地球引力进入太空，我们必须利用火箭。然而单级火箭是达不到这个目的的。俄国科学家齐奥尔科夫斯基首先提出了“火箭列车”的概念，就是把两节以上的火箭串联或并联起来，组成一列多级火箭来提高火箭的速度，最终使末级火箭达到第一宇宙速度。
多级火箭利用了一种质量抛扔原理，即火箭发射后，把已经完成任务的无用的结构抛掉，使火箭发动机的能量最大限度地用于提高火箭的动能，从而间接地减轻火箭的结构质量，实现“轻装前进”。这样，在使用同样性能的火箭发动机和相同技术水平的箭体结构的条件下，用单级火箭无法达到的第一宇宙速度，而用多级火箭就能实现。
世界各国现有运载火箭数十种，其大小不等，形状各异，但其结构形式基本上分为两类：一类是各级首尾相连的串联式火箭；另一类是下面两级并联、上面一级串联的火箭，也称捆绑式火箭。运载火箭的大小，由其飞行任务的有效载荷和飞行轨道而定。若飞行轨道相同，有效载荷越重，则火箭起飞质量也越大；若有效载荷不变，飞行轨道越高，火箭的起飞质量也越大。在通常情况下，发射一颗质量为1吨的卫星，运载火箭质量为50～100吨。如美国发射阿波罗载人登月飞船的“土星5号”运载火箭，全长110.7米，直径10米，起飞质量为2840吨；而阿波罗飞船的质量只有41.5吨。“土星5号”是目前世界上最长的“火箭列车”，它由三级火箭串联而成。
大多数“火箭列车”都属于串联式多级火箭，因为这种火箭的级间分离容易实现，成为运载火箭首选的结构。而捆绑式火箭是把若干助推火箭均匀地成双捆绑在芯级火箭的四周，火箭发射后助推火箭首先工作，完毕后再与芯级火箭分离。捆绑式火箭的最大优点是可以明显缩短整个火箭的长度，因为助推火箭不单独占有火箭的长度，从而避免了因火箭细长比太大而给结构制造和飞行所带来的种种困难。由于捆绑上去的火箭不增加火箭的总长，我们也把这部分的火箭称为半级火箭，如两级火箭加上捆绑，就称作两级半火箭。
但是，捆绑式火箭在技术上难度更大。因为火箭在飞行中级间分离，一要绝对安全可靠，二要不因分离而影响芯级火箭的工作和姿态。捆绑式火箭采用侧向分离，相对串联式火箭的纵向分离，技术复杂性要高得多了。我国的“长征二号E”和“长征三号B”运载火箭，就是在原有的二级和三级火箭基础上，分别在芯级增加了四个捆绑上去的助推火箭。相对未捆绑的火箭，它们的运载能力都提高了3倍多。
首次把捆绑技术应用在火箭上的，是前苏联著名的航天总设计师科罗廖夫。1957年，他用一枚洲际导弹作芯级，在其周围捆绑4台助推火箭，成功地发射了世界上第一颗人造地球卫星。
捆绑技术除在运载火箭上广泛使用外，某些导弹武器也有采用。
发射火箭要沿着地球自转方向
大家都知道，跳远运动员在起跳前，先要助跑一段距离；而掷铁饼运动员，则是先转上几圈，再将铁饼投掷出去。这都是利用惯性，使人在起跳前、铁饼在出手时，就有了一定的初速度，可以比静立着跳得更远、投得更远。
发射火箭之所以要顺着地球自转的方向，道理正跟跳远和投掷铁饼一样，因为地球上的物体都随着地球的自转一起转动。根据惯性原理，如果顺着地球自转方向发射火箭，火箭在离开地球时就已经有了一个初速度，这个初速度的大小就是地球自转的速度。
地球由西向东自转，地球自转的线速度并不是全球各点都一样的，越近南北极，线速度越慢；越近赤道，线速度越快。在南北极的中心点上，线速度几乎等于0，可是在赤道上，线速度可达465米/秒。要使火箭绕着地球飞行不落到地球上来，那就需要使火箭达到7.9千米/秒的第一宇宙速度；要使它飞向月球，就需要达到11.2千米/秒的第二宇宙速度。要达到这样的速度，当然首先要依靠火箭本身的推力，可是如果火箭在赤道上发射，那么因为有465米/秒的初速度可借，火箭的推力略为小一点点，问题也还不大。
当然，如果发射火箭的推力大到足够的程度时，就不一定要借用地球自转的速度了。不过无论从科学上、经济上来考虑，沿着地球自转方向发射火箭，借用地球自转的速度总是有利而无弊。
一枚火箭可以发射多颗卫星
发射卫星的传统方式是用一枚火箭发射一颗卫星。而用一枚火箭同时发射多颗卫星进入轨道，则是一种先进的航天发射技术。因为准备一次火箭发射，需要耗资数千万元和历时数年，工作量相当大，涉及范围也十分广，而且每次发射难免要承担一定的风险。一箭多星就能以较少的代价取得较多的效益，所以它从一个方面代表了一个国家航天技术的水平。
一箭多星技术一般采用两种发射方式，其一是将多颗卫星一次投放，进入一条近似相同的运行轨道，卫星之间相距一定的距离；其二是利用多次起动运载火箭的末级发动机，分次分批地投放卫星，使各颗卫星分别进入不同的运行轨道。显然，后者的技术就更为高超。
为了实现一箭多星，需要解决许多技术关键。首先是要提高火箭的运载能力，以便把质量更大的数颗卫星送入轨道。其次是需要掌握稳定可靠的“星—箭分离”技术，做到万无一失。运载火箭在最后的飞行过程中，卫星按预先设计的程序从卫星舱里分离出来，既不能相互碰撞，又不允许相互污染。还需选择最佳的飞行路线和确定最佳分离时刻，使多颗卫星在各自的轨道上“就位”。另外，还必须考虑运载火箭装载多颗卫星以后，火箭结构刚度和重心分布发生变化，会使火箭在飞行中难以稳定，多颗卫星和火箭在飞行中，所载的电子设备可能会发生无线电干扰等特殊问题。
最早实现一箭多星技术的国家是美国。1960年，美国率先用一枚火箭成功发射了两颗卫星。1961年，又实现了一箭三星。前苏联也多次用一枚火箭发射了八颗卫星。我国于1981年9月20日开始，用“风暴1号”火箭发射了三颗科学试验卫星，成为世界上第四个掌握一箭多星技术的国家。从1981年至今，已进行了12次一箭多星的发射，次次成功，分别一次把三颗卫星或两颗卫星送入预定轨道，包括许多国外的卫星在内。这表明我国的一箭多星技术已达到相当高超的水平。
太空大国的新一代航天器
2009年10月28日，一枚巨大的火箭在美国佛罗里达州肯尼迪航天中心腾空而起，这枚火箭以最高每小时3000英里（4830公里）的速度飞抵45公里的高空，虽然飞行只持续了2分钟，整个过程只有6分钟，但美国这一重返月球的第一步却耗费了4.45亿美元。美战神火箭发射成功
美国东部时间28日上午11时30分，在震耳欲聋的轰鸣声中，长约100米的美国“战神I-X”火箭喷射着火焰，犹如一支巨大的白色铅笔飞向茫茫空中。《纽约时报》称，美国“战神I-X”火箭有32层楼高，但底部的第一级只有3.7米宽，上部较宽，看起来有些瘦弱和头重脚轻，但飞行过程一如预期。
在发射前的夜里，发射台附近发生了150多次雷电，发射人员不得不重新测试火箭系统。之后，他们还要等待碍事的雨云散去，以免通过云层时火箭表面会产生静电，干扰传感器发回的信号，结果当天的发射又推迟了3个小时。
发射2分钟后，“战神I-X”以接近音速5倍的速度飞至距地面约40公里的高空，火箭第一级耗尽燃料，与第二级分离。随后，降落伞打开，带着火箭第一级落入大西洋。装载模拟部件的火箭其余部分飞到45公里的高空，在不受控状态下坠入大西洋。从火箭点火起飞到坠
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