說起火箭，大家一定不會感到陌生。不論是衛星發射，還是載人航天，抑或是威力巨大的巡航飛彈，這些複雜的工程都離不開火箭技術的支持。然而，我們或許沒有注意過火箭的力量究竟有多強。
以常見的衛星發射為例，一枚火箭要將衛星送入環繞地球的軌道，至少需要將衛星加速到第一宇宙速度——7.9km/s，這個速度是地表附近空氣中聲速的20倍以上，遠遠超過了飛機目前能達到的最快速度。
執行載人航天任務的火箭推力更是驚人。執行我國首次載人航天任務的「長徵2號F」運載火箭起飛質量可達493噸，能將8.8噸有效載荷運送到近地軌道。
美國土星5號運載火箭
同樣是靠燃料燃燒獲得推力，為什麼火箭就能擁有如此驚人的力量呢？要回答這個問題，我們先要明確區分火箭和飛機。
其實，要區分火箭和飛機除了看外形，還要看其攜帶的推進劑的成分。
火箭必須同時攜帶燃料+氧化劑，而飛機只需要攜帶燃料，作為氧化劑的氧氣可以直接從空氣中獲得。
由於自身攜帶了氧化劑，火箭的飛行並不依賴外界的氧氣，地球大氣反而是火箭飛行的阻礙，脫離大氣層之後火箭的飛行效率更高。
而飛機則被局限在了地表幾十千米的範圍內，一旦飛行高度超過這一範圍，飛機發動機就會因為缺少足夠的氧化劑而無法工作。
歷史上，美國和蘇聯都曾使用太空梭開展載人航天計劃。
太空梭雖冠有「飛機」之名，但更嚴謹地說，太空梭其實是一種外形酷似飛機的軌道器。在它的主燃料艙中既存儲了燃料，又存儲了氧化劑，太空梭在離開大氣層後，依然可以推進。
現代巡航飛彈為了提高射程，不再像普通飛彈一樣同時攜帶燃料和氧化劑，而是僅僅攜帶燃料。今天的多數飛彈都可以看作是火箭，但如果單從推進劑的角度看，巡航飛彈更近似於飛機。
蘇聯「暴風雪號」太空梭
了解了火箭和飛機的區別，接下來我們再看一下不同種類的火箭之間都有什麼差別。
火箭發動機按照其使用推進劑的物質狀態不同，可以分為液體火箭發動機、固體火箭發動機和混合推進劑火箭發動機。
其中更常用的是前兩種——我們簡稱為液體火箭和固體火箭——它們從結構、功能到應用都有許多不同。
一種典型的液體火箭結構
液體火箭發動機從發明至今100多年來幾乎沒有太大變化。其最有特徵的結構便是推進劑倉和燃燒室之間的推進劑注入泵。
液體火箭需要額外消耗一部分推進劑先啟動推進劑泵，等到泵把燃料和氧化劑一同抽進燃燒室之後，燃料才能正常燃燒。
這個泵的功能十分重要，它一方面保證了燃料和氧化劑進入燃燒室的流量足夠，同時又在調節兩者的比例。
推進劑注入泵的抽取量非常巨大，以美國土星5號運載火箭為例，其第一級火箭內裝有煤油和液氧共2000噸，而一級火箭總工作時間僅有150秒。
也就是說在150秒內這些燃料會都被推進劑泵從燃料箱裡泵到火箭發動機噴管中，平均一秒流量13.3噸。可以說，推進劑泵才是液體火箭威力巨大的秘密。
推進劑注入泵的複雜結構
除了推力強，液體火箭還有很多其它優勢。由於有泵的控制，液體火箭的燃料燃燒速度更均勻，更可控。
而且液體燃料容易控制總量，相比於一次加工成型的固體燃料火箭，液體火箭可以臨時調整軌道，甚至緊急熄火。
當然，液體火箭也有很多缺點。除了結構相對複雜，液體火箭最大的問題在於推進劑的安全儲存和使用。
從理論上說，液氫+液氧的組合是最安全環保的，然而液氫和液氧的沸點很低，使用過程中需要額外的設備和工藝保證低溫，提高了製造成本。
如果選擇方便儲存的推進劑，如偏二甲肼+四氧化二氮，又要面對其劇毒且易燃易爆的危險。可以說，目前還沒有完美的推進劑可以選擇。
與液體火箭相比，固體火箭的結構就簡單得多。燃料和氧化劑已經提前混合好，只需要點火裝置啟動便可以直接燃燒。
固體火箭的主要技術難點在於如何在飛行過程中保證火箭時刻穩定。這就需要通過巧妙的設計，使固體推進劑從中軸向外周逐層燃燒（而不是從一端向另一端燃燒）。
固體火箭的推力和工作時間都比液體火箭差不少，但因為結構簡單，固體火箭的造價更低、體型更小，適合批量生產。
一旦建造完成，固體火箭的參數就已經確定不能調整，但是由於方便儲存運輸，其轉移和發射反而比液體火箭靈活得多。
現在，固體火箭主要用於各種飛彈、火箭彈、小型火箭、起飛的助推器等。
以上就是關於火箭發動機技術的一些小知識。如今，火箭技術還在日新月異地發展，新型火箭正朝著低成本、無汙染、大推力的方向不斷進步。相信在未來，火箭還將繼續承載著我們探索深空的夢想。