火箭科学就是利用火箭推进来移动任何东西，从烟花到载人飞船。
火箭技术的核心是艾萨克·牛顿美国的第三运动定律已经建立了300多年。它说，每个作用力都有一个大小相等、方向相反的反作用力。如果你站在一堵墙前，用力推它，你会向后移动。
同样，如果你站在滑板上，尽可能用力地把重物扔到一边（不要在家里尝试），你会朝相反的方向滚动。当你向前推一个物体时，这个物体会以同样的力向后推你。
在火箭中，被推动的“物体”是燃料燃烧的最终产物，当燃料燃烧时，它从火箭的后部喷出，迫使火箭朝相反的方向移动。
火箭科学复杂吗?
不客气。要使火箭正常工作，有三个基本要求:让它动起来，克服地心引力，确定飞行路线。这些都取决于物理自牛顿时代就为人所知
在太空中进行火箭发射是很容易的，但还是要开始地球我们必须克服地球的重力。这就是火箭比大炮好得多的地方。科幻作家儒勒·凡尔纳建议用后者来发射一枚载有三名乘客的炮弹月亮在19世纪。
但大炮必须在离开炮管时使其有效载荷达到离开地球引力（逃逸速度）所需的速度，因为在这之后，作用在它身上的唯一力量是重力和空气阻力，这两种力量都使它减速。
使凡尔纳的外壳达到所需的每秒11.2公里的加速度会把里面的乘客压扁。但只要燃料还在，火箭就能以更温和的速度加速，逐渐摆脱地球引力。
在绘制航向时，我们所需要的还是牛顿的物理学，它让我们能够理解飞行轨迹将如何受到地球引力的影响，太阳月亮(另一个)行星也会有影响，但在本地飞行中影响很小），加上火箭发动机的任何“燃烧”。
成功的火箭发射之所以如此困难，与其说是科学，不如说是工程。火箭中有如此多的复杂技术，要确保一切都能正常工作是非常困难的。
那么火箭科学不是，呃，火箭科学？
不，但不是每个人都能掌握物理学的基础知识。
1920年，美国火箭先驱罗伯特·戈达德（Robert H Goddard）说，从地球发射的火箭可以到达月球，纽约时报显然他不明白火箭是如何工作的。
在报纸上的一篇社论说:“戈达德教授,和他的“椅子”克拉克大学和史密森学会的支持,不知道行动反应的关系,和需要的东西比真空反应——说将是荒谬的。当然，他似乎只是缺乏中学里每天学到的知识。”
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这篇社论没有提到的是，火箭并不是在向大气层推进，而是由火箭背后燃烧的燃料推动的。
该报在1969年发表了一个“更正”，当时阿波罗11号正在飞往月球的路上但从未为其对牛顿物理定律和戈达德声誉的破坏而道歉。
火箭是如何工作的?
所有火箭的工作原理都是在火箭后部抛掷一个东西来推动火箭前进，但这个“东西”到底是什么是可以变化的。
已知最早使用火箭推进的装置之一是风帆桩，它是由亚历山大港的英雄设计在公元1世纪，它利用从管子中冒出的蒸汽旋转一个金属球。
大多数火箭使用易燃物质，燃烧它们产生的高能废气提供推力。最初，这种火箭以火药为动力，但更现代的设计使用专业的固体燃料或气体，如氢气，液化，以最大限度地提高运载能力。
太空火箭必须能够在没有空气的情况下工作，所以它们需要一种氧化剂来扮演大气中的氧气的角色。这可能是液体氧气或其他物质。
最新的火箭技术是离子推进或者推进器。这是一种电动火箭，带电粒子(离子)在电场的加速下从火箭后部射出。
推进器最常用于控制火箭，因为它们非常精确，但相当弱。然而，它们可以为设计用于深空的火箭提供主推进力。
火箭科学是如何开始的?
除了希腊的蒸汽火箭，最早的火箭是在中国制造的，用于烟花表演和作为武器，其历史至少可以追溯到13世纪。
19世纪，西方开始使用金属火箭作为武器。它们很难瞄准，但却提供了一种有效的恐怖武器，并在舰船上广泛使用，因为火箭没有后坐力——不像枪支。
美国国歌的作者弗朗西斯·斯科特·基(Francis Scott Key)在提到“火箭的红色光芒”时，脑子里就想到了这种用法。
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说到太空旅行，火箭在实际使用前几十年就出现在故事里了。
当美国建制在20世纪30年代首次开始火箭研究时，据说军方发现整个概念太像科幻小说了，因此位于加利福尼亚州帕萨迪纳的研发基地被称为喷气推进实验室，尽管它从未在喷气机上工作过，只在火箭上工作过。
类似地，用于帮助飞机从短道起飞的火箭包据说采用了“JATO”(喷气辅助起飞)，以避免出现“R”这个词。
二战后，美国和苏联的太空火箭最初都是受到德国V-2武器的启发。它的开发人员,沃纳·冯·布劳恩他对这场冲突不感兴趣，但认为他的工作是实现太空旅行梦想的一种方式。
战后，两个超级大国都开发了V-2导弹，而阿特拉斯火箭则是第一枚美国导弹宇航员太空导弹最初被设计成洲际弹道导弹。就连土星5号火箭也在阿波罗计划可以追溯到木星系列到红石导弹。
火箭能利用大气中的氧气吗?
太空火箭携带氧气或过氧化氢等氧化剂，使燃料在太空中燃烧。然而，在发射的第一个也是最困难的部分，它们正在大气层中飞行。
如果它们能在飞行过程中携带氧气，就能显著减轻起飞重量。所以利用大气中的氧气是一个巨大的优势。
问题是这是一个巨大的技术挑战。
在氢/氧火箭中，就像很多美国国家航空航天局在美国，氧气必须被压缩并冷却到零下140°C左右，然后才能与氢混合，这一过程必须在大约百分之一秒内完成，同时还要避免空气中的湿气造成冰阻。
这已经在英国公司建造的SABRE推进系统中实现反应发动机．人们希望这将很快用于为skyylon航天飞机设计的工作火箭发动机。
为什么大型火箭有多个阶段？
早期科幻小说中的火箭和现实中把人送入太空的火箭最大的区别之一是，真正的火箭有多个阶段，在火箭离开地球时脱落。
这一想法最早是由俄罗斯教师和火箭先驱康斯坦丁·齐奥尔科夫斯基在1903年提出的。
这些台阶反映了运载大量燃料的需要，以使火箭摆脱地球的引力。当燃料箱空了，它们只是额外的质量，需要加速，浪费燃料。
当燃料耗尽时(或者像航天飞机一样使用一次性外部燃料箱)，剩下的飞船就会变得更轻，需要更少的燃料来加速。
齐奥尔科夫斯基是一位理论家，是戈达德建造了第一个实用的多级实验火箭。
返回地球的航天器使用空气阻力、机翼（特别是在航天飞机上）和降落伞的组合来减缓飞船返回地球的速度，不像科幻小说中的大多数飞船在火箭动力下缓慢着陆。
火箭用于在没有空气和相对较少重力的地方着陆，比如在月球上，但一艘飞船根本无法携带足够的燃料在地球上软着陆——它首先消耗掉大部分燃料。
携带火箭返回地球需要某种形式的太空加油能力，这在目前是不可行的。
火箭在哪里被使用过?
我们熟悉烟火表演和太空飞行器中的火箭，但军方已经在战争很长一段时间，从早期的金属瓶火箭到现代导弹和火箭推进榴弹。
在其他地方，火箭在救援照明弹中也有救生用途，比如在船只之间连接一条线，把搁浅的水手吊到安全的地方，或者用在军用飞机的弹射座椅上。
詹姆斯·邦德电影中使用的喷气背包霹雳弹更准确地说，它是一个火箭包，而火箭也为汽车和雪橇提供了创纪录的速度。如果你想在相对较短的时间内获得大量推力，火箭通常是最好的解决方案。
我们会一直使用火箭吗?
有些火箭，比如离子驱动，总是很有用的。但如果我们能取代火箭，无论是为了远离地球，还是为了获得前往外太空所需的长期加速度，那就再理想不过了太阳系，甚至其他星星,司空见惯。
替代火箭的一种方法是太空电梯。
这包括从卫星到地球表面铺设一条非常长的电缆。然后，一个机械装置将被用来爬上它，将有效载荷送入太空。这是一个很棒的概念，因为它比火箭便宜得多，而且不需要携带燃料。
但我们没有足够坚固的材料从地球上建造太空电梯。
这条电缆将有近38000公里长。这种长度的28毫米钢缆能够支撑50吨左右，其重量为11.5万吨。但原则上，我们拥有的材料足够坚固，可以在月球上建造太空电梯。
当涉及到深太空时，我们可以用太阳帆来代替火箭的一些要求，太阳帆利用阳光的压力来逐步加速飞船，或者质量驱动，就像推动整个飞船的外部推进器。
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但最具戏剧性的替代方案，是在1958年设想出来的，通过爆炸飞船背后的微小核电荷，利用冲击波推动飞船前进。
最初的猎户座计划的座右铭是“1966年火星，1970年土星”。它从未被建造(部分原因是使用这些核动力从地球起飞的最初想法，至少可以说是不切实际的)。
但是这个想法在后来的概念宇宙飞船中被重新考虑。核燃料的巨大优势在于它将更多的能量压缩成特定的质量，但由此带来的风险使得这种方法不切实际。
- 这篇文章首次出现在第287期BBC科学重点–点击这里订阅
行话破坏者
弹道导弹,在动力不足的情况下，在以自由落体的方式落向目标之前达到相当高的高度。V-2是第一种弹道导弹。
洲际弹道导弹-现代太空火箭主要是由用于向世界各地发射核导弹的火箭发展而来。
离子-“推进器”或“离子驱动”使用离子作为其反应质量。离子是原子，它们的电子被移走或增加，因此，它们带有电荷，这意味着它们可以被电场推动。
兆牛顿（MN）–牛顿(N)是力的标准单位。1N是将1kg加速到1m / s / s所需的力。地球引力作用在1kg上的向下的力是9.81牛。一个兆牛等于一百万牛顿。
反应质量-从火箭尾部抛掷出来推动火箭前进的物质。在传统的化学火箭中，这是燃烧燃料产生的废气。
推力,发动机产生的推动车辆前进的力，如火箭发动机产生的力。
作者
布莱恩是科普书籍的作者，有实验物理学的背景。他写的主题从无穷到如何建造时间机器。他还为许多杂志和报纸定期撰写专栏、特写和评论，并在伦敦皇家学会、牛津大学和剑桥大学以及切尔滕纳姆科学节上发表演讲。
