為什麼火箭是沿著彎曲的軌跡升空？

你注意到有關火箭升空路徑的一個有趣的現象嗎：火箭是沿著彎曲的軌跡升上天空，而並非是直線。這張圖並不是錯誤的，相同的事情發生在火箭發射的每一個圖片和視頻中。這看起來似乎沒有道理啊，火箭不是要升入天空嗎？所以為什麼不是直線上升，而是沿著一條拋物線呢？直線上升不是會更快到達嗎？——這應該有某種原因，因為火箭科學家可是相當聰明的。

簡短地說：因為火箭想使用儘可能少的燃料進入地球軌道。

為什麼火箭垂直發射？

在空間技術的背景下，火箭是可以將人和物品送入太空的交通工具。理論上，它可以像一架飛機從跑道起飛，但這將需要改變許多當前的火箭設計，這種做法相當不經濟。

火箭擁有強大的發動機，使其具有巨大的向上推力，從而火箭能垂直起飛。發射后，火箭的爬升開始比較緩慢；但在爬升第一分鐘之後，火箭速度達到驚人的1609公里/小時。

在空中飛行時，火箭由於空氣阻力而失去了大量的能量，並且需要確保在其大部分燃料用盡時達到足夠高的高度。這就是為什麼火箭最初飛得很快，因為它需要在儘可能小的距離內穿過大氣層最厚的部分。

為什麼發射后火箭改變軌跡角度？

關於火箭軌跡的許多誤解源自一個共同的假設：火箭只是想擺脫地球的引力併到達「太空」——雖然這在技術上並非錯誤，但這不夠明確。

首先，你應該明白，太空並不是很遠。如果你在高於地球上方100公里的地方飛行，那就已經是「在太空」了。如果你的飛行高度超過80公里，你就會獲得「宇航員」的稱號。跳傘運動員費利克斯·鮑姆加特納（他擁有不用藥物輔助、最高的垂直自由跳傘的記錄）以 「太空跳躍」而著名，即使他只是從39公里的高度跳躍。

因此，火箭並非只想到達「太空」火箭真正想做的是進入地球的「軌道」，實際上它們可以使用更少的燃料。

讓火箭進入軌道

大多數火箭的主要目標是到達地球的軌道，並停留在那裡。在地球的軌道上，地球引力足夠高到使火箭不會漂到外太空。並且地球引力也足夠低，使得火箭不必消耗大量的燃料。

為了進入軌道，火箭升空后開始傾斜，並逐漸增加這個傾斜角度，直到它到達繞行地球的橢圓軌道。話雖如此，達到一個合適的軌道是不容易的，要以犧牲大量燃料為代價，獲得令人難以置信的水平速度——28968公里/小時（約每秒8公里）。這種優化航天器的軌跡，以使其獲得所需軌跡的技術稱為重力轉彎或零升力轉彎。

這種技術提供了兩個主要的好處：第一，它使火箭在其上升的早期階段保持非常低的或甚至零迎角，這意味著火箭經受更少的空氣動力學阻力。 另一個好處是，它使火箭使用地球的重力，而不是自己的燃料，改變其方向。火箭因此節省的燃料可用於水平加速，以達到高速，並且更容易進入軌道。

簡而言之，如果想要進入地球軌道，火箭必須在發射后將其軌跡彎曲。如果火箭不這樣做，而是繼續垂直上升，它將會到達一定高度后耗盡燃料，而且很有可能最終像石頭一樣落回地球。