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火箭发动机的思想，并在他的这篇论文中绘出了世界上第一枚液体动力火箭
的构造图，从而为火箭的设计与发展开辟了一条崭新的道路。
齐奥尔科夫斯基所设计的火箭外形犹如一支雪茄烟，因为这样的外形可
以使火箭飞行时所受到的阻力最小。在火箭的前仓是宇航员的控制室；火箭
的后仓则被分为两个相互隔离的储藏室，储藏室中分别放置液态氢（作为燃
料）与液态氧 （作助燃剂），这两种物质在燃烧室内混合后就会燃烧起来，
燃气从喇叭形的喷气管内高速喷出。
为了更好地控制火箭的飞行方向，齐奥尔科夫斯基还在论文中提出了在
星际空间高速航行的火箭操纵问题。他设想在火箭喷气管的出口处安装石墨
舵 （因为石墨能耐高温），利用石墨舵在燃气流中的转动所引起燃气流的偏
转来改变火箭的运动方向。
从齐奥尔科夫斯基的这些设计中，我们可以看出虽然他的喷气式火箭设
计还相当原始，考虑也不够周全，但这确实是现代火箭的雏形，他的研究工
作，为以后火箭研制奠定了基础。
在此之后，齐奥尔科夫斯基在火箭设计及宇宙航行领域中继续深入研
究。1915年，他又发表了《论外层空间的航行》一文，在这篇论文中，他探
讨了火箭发射升空后如何返回地面的问题。此时，他已预见到火箭返回地球
的困难——这是因为火箭返回地球时的速度极快；因此，高速运动的火箭在
降落过程中就会与周围大气的摩擦而产生高温，所以不采取任何防护措施的
火箭就难免如同流星一样被烧毁。为了避免这种灾难性的后果发生，他提出
了利用低温液态氧循环冷却火箭外壳的方法，这样就能使火箭安全地返回地
球。
通过不断的深入研究，齐奥尔科夫斯基发现，仅仅依靠提高火箭发动机
喷出燃气的速度，无法解决火箭进入宇宙飞行的问题，因为当时还无法提供
一种能使火箭摆脱地球引力而飞行的液体燃料，这样火箭就无法以宇宙飞行
速度飞行。
我们所说的宇宙飞行速度有三个。第一宇宙速度也称为环绕速度，即当
物体以这一速度环绕地球运动时，所产生的离心力恰好等于在这一高度时物
体的重力。这个速度同物体所处的高度有关，物体在地球表面的环绕速度为
7。91公里/秒，在离地面200公里处为7。79公里/秒，具有这样速度的物体
就会环绕地球飞行，而成为地球的卫星。第二宇宙速度也称逃逸速度，即物
体脱离地球的引力而成为太阳的卫星所要达到的速度，其数值为11。2公里/
秒。第三宇宙速度即物体脱离太阳引力的速度，其数值为16。5公里/秒；一
旦物体运行速度超过这一数，就会脱离太阳系而进入其他恒星系。
齐奥尔科夫斯基以为，必须设法提高火箭的原始质量与发动机终止工作
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后的最终质量之比，才能用现有的液体燃料使火箭达到应有的速度，但是实
际上，单级火箭增加质量比的可能性并不大，这是因为贮藏液体燃料与氧化
剂必须要有足够的空间，而随着液体燃料与氧化剂数量的增加，它们占用的
空间也就会增加，这样火箭的整体重量也会不可避免地加大。因此，质量比
就无法提高了。
针对这个问题，齐奥尔科夫斯基在1929年发表的《火箭列车》的论文中，
首次提出了多级火箭的新颖构想。这样就大大增加了火箭的质量比，使人类
可以利用已经掌握的液体燃料实现飞往星际空间的美好愿望。
在这篇论文中，齐奥尔科夫斯基提出了两种多级火箭的方案。
第一种是串联多级火箭，它是由好几枚火箭一枚接一枚地串连起来的。
火箭发射时，第一级火箭点火，推动整个火箭升空，在它的燃料用完后，就
自动脱离“火箭列车”；接着第二级发动机又开始了工作，推动剩下的几级
火箭继续飞行，一直到燃料用完后也与“火箭列车”脱离；……就这样，到
了最后只有最前面的一级才成为真正在宇宙中遨游的飞行物，它实际上是依
靠其余火箭的不断推动而最终飞行在空间轨道上的。
第二种是并联多级火箭，齐奥尔科夫斯基称之为“飞行中队型火箭”。
在起飞时，并联着的多级火箭同时启动，当各级火箭的燃料同时燃烧得只剩
下一半时，旁边的火箭就将燃料灌入相邻火箭的燃料舱中，并脱离“火箭列
车”。就这样几次重复后，最终的一级火箭就将进入预定的飞行轨道。
那么，齐奥尔科夫斯基设计的“火箭列车”是如何提高火箭质量比的呢？
下面就举一个简单的例子解释这个问题：假设单级空火箭的重量为500公
斤，其中装有1500公斤的推进剂，也就是说火箭在起飞前的总重量为2000
公斤，因此这时火箭的质量比就是2000/500=4。现在我们再来看一看“火箭
列车”（两级火箭）的质量比。“火箭列车”起飞前的总重量还是2000公斤；
不过这时，因为它是由两级同样的火箭组成的，所以每一级空火箭的重量为
250公斤，其中装有的推进剂为750公斤。在第二级火箭最终进入飞行轨道
后，“火箭列车”的质量比就是：起飞前火箭的总质量与第二级空火箭（即
宇宙飞行物）的质量之比 （因为第一级火箭在燃料燃尽后已脱离），即
2000/250=8，这就比单级火箭的质量比增加了一倍。因此，火箭的飞行速度
就会大幅度提高。以上是以两级火箭组成的“火箭列车”为例，如果要是更
多级火箭组成的“火箭列车”，根据同样的道理可以推算出它的质量比会更
大，它的飞行速度也将有更大的提高。
齐奥尔科夫斯基对于多级火箭设计原理的探讨，是火箭技术研究过程中
的一个巨大飞跃，因为他对火箭技术的研究，解决了使用化学燃料作为推进
剂来实现宇宙航行的运载工具问题，从而使宇宙航行具备了可能性。今天，
人类已经向太空轨道发射了2000多颗人造地球卫星与多艘宇宙飞船，这些都
是依靠多级火箭发射升空的。这一事实的成功源泉就是来自齐奥尔科夫斯基
的“火箭列车”的技术性设计。仅凭这一点，人们不能不承认齐奥尔科夫斯
基是现代航天飞行的卓越奠基者。
另外，在星际航行的问题上，齐奥尔科夫斯基还首次提出了建立空间站
的卓越设想。早在1883年发表的《自由空间》一文中，他就谈到了人造地球
卫星：“我所想像中的人造地球卫星就象月亮一样，不停地围绕地球运转；
但它只是在浓密的大气层之外，可以非常靠近地球，即大约离地球表面300
公里之外。”从此以后，他进行了许多计算，并指出发射人造卫星是人类进
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入星际空间的第一步。
齐奥尔科夫斯基认为，空间站实际上就是一个巨大的人造卫星，它可以
成为未来宇宙飞船的“起航站”与“中转站”。他的这种思想十分符合星际
航行的实际情况，因为空间站建在大气层之外，在那里已经几乎不存在空气
的阻力，地球的引力也相对较小，而且空间站本身也具备了相当大的速度，
所以宇宙飞船从空间站起飞就只需消耗很少的燃料；同时，空间站也可以储
备大量宇航用物资，这样宇宙飞船在航行中不必再回到地面就可以得到充足
的物资补给。因此，宇宙飞行中空间站的建立，可视为人类跃进宇宙的跳板。
今天空间技术的发展，完全验证了齐奥尔科夫斯基的设想。前苏联发射
的“联盟号”、“礼炮号”空间站，数年如一日地在太空中绕地球运转，成
为人类研究宇宙的小小基地；美国科学家也计划建造并发射更大规模的空间
实验室以作为人类日后更深远地进入宇宙空间的基地。
令人钦佩的是，早在80多年前，人类最简单的飞机刚刚上天之时，齐奥
尔科夫斯基就充满科学激情地指出：“我们人类决不会永远停留在地球上”，
“在并不太遥远的将来，透过云雾将会出现令人无法想象的、极为美妙与壮
观的�