火箭为何不用飞机带到万米高空再发射，这样岂不是省了很多燃料？大家在看火箭发射视频时

大家在看火箭发射视频时，都会被那腾空而起的壮观场景所震撼。大家应该都会注意到，在火箭主体结构的旁边，都会“捆绑”着几个小型的火箭，这些小型火箭其实都是火箭主体结构的“油箱” 。对于那些执行深空探测任务的火箭来说，由于需要运行的旅程很长，所以所携带的燃料也就很多，拿上世纪美国著名的土星5号巨型火箭来说，其携带的燃料占到火箭总质量的比重，能够达到将近90% ，而且这些燃料的大部分，都将在火箭发射几分钟内消耗完毕，将火箭带到几万米的高空。有朋友不禁要问了，为何不使用航天飞机将火箭带到万米的高空，然后在那里再发射，岂不是可以节省很多燃料？

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【火箭为何不用飞机带到万米高空再发射，这样岂不是省了很多燃料？】17世纪末期，伟大的科学家牛顿发现了万有引力定律，确认了宇宙中所有的物质之间都存在着万有引力作用，引力的大小与两个物体的质量乘积成正比，与它们之间的距离平方成反比。万有引力的存在，使得两个物体都有着相互吸引和靠近的趋势。在微观世界里，万有引力的作用远远没有强核力、弱核力和电磁力的作用大，而在宏观世界里，宇宙星体之间由于都存在着一定的初始运动状态，特别是星体都会以一定的线速度围绕着引力源进行公转，在公转的过程中，星体和引力源之间的万有引力时刻在发生着作用，使得星体每时每刻都在向着引力源的方向坠落。

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那么，为何星体基本上都没有坠入引力源呢？我们可以用两种方法来理解这个问题。首先，星体拥有一定的公转线速度，引力源一般都是大质量的恒星，表面也都拥有一定的曲率，那么星体在向引力源坠落的过程中，单位时间内沿着公转轨道切线方向上，其在垂直方向上的分量－即与星体与引力源拉开的距离，与该星体坠落的距离相一致，所以星体一直向引力源坠落，但却一直坠不下去。

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第二种理解，那就是应用广义相对论的原理，有质量的物体会对周围的时空造成弯曲，周围的其他物体在这种弯曲的时空里运行时，就会沿着两点间的最短距离－测地线进行轨迹的变化，也就是说广义相对论认为引力的本质并非是一种力，而是一种时空的“旋涡” ，从引力源周围的物体本身来看，它是沿着直线运行的，但从外界来看它的确是围绕着引力源公转的。

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对于一个质量为M、半径为R的星体来说，要想实现围绕其公转，从其表面发射出去的物体所需要的最小线速度V1 ，必须达到(G*M/r)^(1/2)才可以，这个速度被称为这个星体的环绕速度；如果要脱离这个星体的引力束缚，其最小线速度值V2应该满足大于等于(2G*M/r)^(1/2) ，这个速度被称为该星体的逃逸速度。对于地球来说，从表面发射一个火箭，其环绕速度必须达到7.9公里每秒，逃逸速度必须达到11.2公里每秒。

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从以上两个公式可以看出，当距离地球表面越大，物体能够围绕地球运行或者逃出地球引力束缚的最低速度，就会明显地变小。因此，从理论上看，如果将火箭带至地球上空一定的高度之后再发射，所需要的燃料总量肯定要比地球上的少很多。但是，为何人们很少应用这种方式进行操作呢？
第一，无论是从地球发射，还是用飞机将火箭带至高空再发射，所需要的燃料总量是差不多的。如果从地球火箭的静止状态算起，再到火箭以一定的切向线速度进入预定轨道，不管中间过程是什么样的，其速度的变化量决定着其能量的变化量，而根据动能守恒定律，所需要的能量输入也是一样的。之所以从航天飞机上发射火箭省燃料，主要原因在于用飞机将火箭从地表带至一定高度这个前半程中，所需要消耗的燃料更大，能量的作用效果不但将火箭提速，而且还要将飞机提速。飞机的重量、相关仪器设备和宇航员等等，都会额外增加负重，因此，从某种意义上来说，从地表发射火箭，反而更为经济。