我在观看“亚特兰蒂斯”号航天飞机在美国国家航空和航天局肯尼迪航天中心着陆的视频时，一个问题在我脑海中闪现：如果航天飞机能像飞机一样降落，那为什么不能像飞机一样起飞而不是像现在这样直接向上发射？
图解：火箭发射！航天飞机的发射
火箭发射是火箭飞行中的起飞阶段，需要大量专门为完善火箭的发射设计的高科技设备。这些设备对火箭发射至关重要，并且十分昂贵！
既然发射系统的主要功能是把航天飞机送入空中，为什么不能让航天飞机像飞机一样在跑道上加速后起飞呢？ 抛弃那块巨大的发射台，改用跑道，难道不是一个可行性更高的的选择吗？
要回答这个问题，你首先需要了解一些与火箭发射相关的事。火箭(如航天飞机)发射后的主要目的是使其进入轨道，也就是说火箭必须达到一条特定的轨道。在这种案例（指“亚特兰蒂斯”号航天飞机）下，是围绕地球的轨道。
图解：“亚特兰蒂斯”号航天飞机
轨道是围绕地球的一条环形路径，在这条轨道上，火箭所受到地球的引力作为在其自身绕着地球旋转的速度所形成需要的向心力，实现平衡。一旦火箭进入轨道，引力足够大，可以维持它在绕地球的环形轨道上的运行，也没有大到火箭要消耗大量燃料来防止坠回地球的地步。
你要明白，地球施加万有引力，拉下每一个试图远离它的物体。因此，为了摆脱地球的引力，达到极高的速度是至关重要的 。
换句话说，火箭需要达到足够大的速度，才能从地球强大的引力中挣脱出来。这个速度被称为“逃逸速度”。 对地球来说，逃逸速度值是每秒11.2公里(25，020英里/小时)；这意味着你必须以每秒11.2公里的速度加速火箭，才能进入轨道。
既然已经确定火箭需要相当快的速度才能进入轨道，那么他们是如何给它如此巨大的垂直速度的呢？
图解：主发动机和固体助推器-航天飞机的主要引擎和2个固体助推器提供了获得较高垂直速度所需的推力。
航天飞机发射所需的推力由两个固体火箭和三个航天发动机提供，所有这些发动机都在发射过程中工作。据美国国家航空和航天局称，两个固体助推器提供的推力为660万磅，而航天飞机的三个发动机提供的推力约为120万磅。这意味着发射过程中的总推力是780万磅！
只有如此强大的推力才能以令人难以置信的高速将航天飞机发射到空中。垂直上升最初是缓慢的，航天飞机需要8秒才能达到每小时100英里(1英里)的速度。 (每小时61公里)。但是，由于燃料消耗速度快，航天飞机快速爬升，在飞行的第一分钟结束时，它达到了惊人的速度每小时1000英里(1609公里/小时)！
图解：火箭像飞机一样发射
现在你已经完全了解了逃逸速度和快速进入轨道的重要性，很容易理解为什么火箭不会像飞机一样从跑道上起飞。这背后有几个原因，最主要的一个是一架飞机不能以每小时500-600英里的速度飞行。作为一名航天飞机的飞行员，你想尽快离开大气层。 为了达到这个目的，你需要一个非常高的速度。这就是航天飞机的发射中使用大型的外部氢气罐和燃料助推器的原因，因为他们希望在几秒内达到一个巨大的速度。
图解：外部舱为宇宙飞船上升提供动力-连接在宇宙飞船上的外部燃料箱，通过空气为其上升提供动力。
当然，你也可以较低的速度，在垂直上升过程中花费更多的时间逃离大气层，但这将需要大量的燃料——事实上，这个数量令人难以置信。这种发射火箭进入太空的方法，从技术上和经济上看，都是极不可取的。
根据美国国家航空航天局的数据，使用目前的技术，发射航天飞机的平均成本约为每项发射任务4.5亿美元。但是，当你增加额外的助推器（或更多的燃料）来提供（对于飞机式发射）在空中上升持续的推力时，，发射的成本将是真正意义上的天文数字。
此外，您还必须考虑其他技术影响。例如，航天飞机在发射时的重量已经超过204万千克（450万磅）；那么，在不显著提高发射成本的情况下，你能增加多少燃料？
图解：航天飞机短粗的机翼-航天飞机短粗的机翼并不是用来让它像飞机一样飞行。
此外，航天飞机短粗的机翼并不是设计来用于让它像飞机一样上升，而是用于许多其他功能，包括便利受控的接近再入大气层等。总之，让航天飞机的发射像飞机从跑道上起飞一样，并不是一个完全荒谬的想法，但这种发射的技术后果过于复杂，相关费用又比传统的垂直发射方式要高得多。
图解：火箭发射-图片来源：nasa
因此，火箭从发射台垂直发射，留下一团巨大的气体和烟雾的景象仍会被保留。
1.WJ百科全书
2.天文学名词
3. sciac
Wikipedia
NASA太空广场
航天器进入轨道-西北大学定性推理小组
堆栈交换
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