俄罗斯火箭之父

1857年，康斯坦丁·齐奥尔科夫斯基在俄罗斯出生。十岁时，他因猩红热近乎失聪，但这没有阻碍他继续求学，并在日后成为一名老师。就职期间，受凡尔纳的太空旅行科幻故事启发，齐奥尔科夫斯基开始创作科幻故事。齐奥尔科夫斯基的科幻作品充满了科学的理性光辉，例如如何控制火箭在行星间飞行。后来，齐奥尔科夫斯基逐渐从科幻小说写作转向理论研究，内容包括陀螺仪、宇宙速度、作用力和反作用力，以及液体推进剂在火箭中的使用。1894年，他设计了一架单翼飞机；1897年，他建造了俄罗斯第一个风洞。

齐奥尔科夫斯基的理论和实验为后来的火箭研发奠定了非常重要的基础，他开创的火箭方程式直到今天依然在指导人类的航天活动。不少科学家调侃道：“齐奥尔科夫斯基的火箭方程式统治航天领域也太久了。”

火箭方程式

1903年，齐奥尔科夫斯基公开发表了火箭方程式，也被称为齐奥尔科夫斯基公式，它建立了火箭速度、出口处气体速度，以及火箭及其推进剂质量之间的关系。

火箭方程式的作用

早在17世纪，牛顿就阐述了作用力与反作用力的原理，火箭也是基于这个原理才得以升空。

简单来说，火箭可以视作一个底部装有火箭发动机、顶部装有有效载荷的空气动力燃料箱，通过火箭方程式，你可以知道要建造什么样的火箭，例如火箭的排气速度、火箭的有效载荷质量等。

火箭方程式还可以帮助你考虑火箭分级。例如，要让单级火箭进入近地轨道，火箭中推进剂质量应占火箭总质量的88%。但是对于两级火箭来说，第一级火箭的推进剂质量只占67%，第二级火箭的推进剂质量只占65%，就可以达到进入近地轨道所需的速度。这样算来，两级火箭的推进剂质量只需要占总质量的83%，而不是88%。这个比例越小，火箭越容易建造，运送的载荷也越高。