为什么火箭和航天器是垂直发射的而不是以倾斜发射？

在平时，我们看到有许多的导弹是倾斜发射的，但是在所有的火箭发射中，基本都是垂直地面发射的。

其实导弹将其倾斜是有意义的，因此对于所施加的力，导弹行进的距离最远。而且，目前导弹的速度足以在世界范围内飞行而不会撞到地面。

其实导弹和火箭的原理非常不同，首先，他们的动力是不同的。导弹是一种以自身动力装置为动力，由控制系统控制，以目标为导向的武器。而火箭是由火箭发动机产生的反作用力推动的飞机。航空火箭要求以最快的速度克服地心引力。

它们的成分也不同。导弹由两个主要部分组成：弹头和运载火箭。它是真正直接用于战斗的弹头。有些导弹在最前面有弹头，叫做弹头。弹头可能含有爆炸物、核武器、化学武器或其他装置。运载火箭是一种用于向目标发射弹头的可控飞行器，由结构系统、动力装置系统和控制系统组成。运载火箭可以是火箭或其他类型的飞行器。

倾斜发射为什么不行？

我们先考虑一下如果要完全水平发射，其实需要一个跑道和轮子或磁悬浮来支撑火箭的重量，直到达到轨道速度。这简直是不可思议的，这就和飞机一样了，如果水平发射将需要更多了路程才能到达轨道速度。但是早期的有些火箭很轻，因此不需要直接向上发射。它们可以微小的角度发射，并且由于其重量轻且功能强大的发动机以极大的加速度推动它们前进，因此无需花费大量时间来建立专用的垂直速度。许多早期的火箭（大多是探空火箭）都使用这种方法。但是像60多度这样的角度还是非常困难的。

要制造出足以承受大倾斜角度发射的空气动力和克服重力的航天火箭，那么这样的火箭必须携带更多的燃料。重型猎鹰火箭的开发与阿波罗火箭具有相同的大气阻力结构，但是它没有尾鳍。不包括鳍片可能与阿波罗号飞船实际上并不需要它们有关，现代控制系统可以更好地应对空气动力压力，而且对于猎鹰火箭的很大一部分飞行中，控制才是最为重要的。

火箭在大气层中转弯极为危险，因为这会对火箭造成很大的侧向应力。动态控制的最佳轨迹涉及很多数学知识，以说明大气阻力，重力，速度，剩余燃料量和惯性。可以安全有效地添加尽可能多的顺风速度，并且在大气中越高，速度越高，所施加的力越接近水平方向。

垂直飞行计划源于工程决策

目前的火箭垂直飞行计划源于工程决策，该决策发现垂直升空可以使火箭更轻，燃料使用效率更高。在这一点上，这是一个非常有说服力的理由，以垂直之外的其他方式进行发射的火箭都将无比困难，无论是快速穿越大气层、还是从结构和设计上，都会有很大的挑战。

我们的火箭想尽快穿过大气最厚的部分，火箭必须被快速移动进入轨道中。在这种速度下，他们需要在火箭上实现空气阻力是很严格的。因此，即使火箭最终需要获得比垂直方向更大的水平速度，但实际上可以节省燃料以垂直方向发射并在飞行的第一部分保持相当垂直。

发射后不久，火箭的机体将经历一个称为MAX-Q（最大动压）的点，这是火箭上的最大空气动力学阻力。许多火箭在接近这一点时实际上会减速，以防止在机身上产生危险的压力。在发射几分钟后，MAX-Q很快就出现在飞行中。此时，火箭仍处于垂直状态，它将试图进入稀薄的空中。

其实超过最大动压点时，空气开始稀薄，即使火箭仍在加速，空气动力实际上也减小了。火箭可以安全地收回油门，并且随着动态压力持续降低，它将转向水平方向。该转弯仍然必须轻轻进行。火箭又高又瘦，以最大程度地减少阻力，但这意味着他们不能在大气中快速转弯而不撕开自己。火箭一旦接近水平并到达高空，便开始以一定的水平速度真正飞行，这就是使它进入轨道的原因。

轨道对于火箭是非常重要的概念。我们可以操纵火箭直奔太空，也可以让他在轨道环绕飞行。一旦上升到一定的高度，火箭的路径就变成曲线了，然后随着速度越来越大，火箭飞行的半径就越来越大，最后，当速度超过7.9km/s的时候,火箭就摆脱了地球的束缚了，这个又叫第一宇宙速度。

三大宇宙速度

当发射速度V与宇宙速度分别有如下关系时，被发射物体的情况将有所不同：

1、当v<第一宇宙速度（7.9km/s）时，被发射物体最终仍将落回地面。

2、当第一宇宙速度≤v<第二宇宙速度（11.2km/s）时，被发射物体将环绕地球运动，成为地球卫星。

3、当第二宇宙速度≤v<第三宇宙速度（16.7km/s）时，被发射物体将脱离地球束缚，成为环绕太阳运动的“人造行星”。

4、当v≥第三宇宙速度时，被发射物体将从太阳系中逃逸。

由此可见，三个宇宙速度均是发射航天载体不同临界状态，而这些速度还都只是牛顿力学就可以推算出来的。