為什么火箭發(fā)射時要倒計時

大象公會

每次在電視里看到火箭發(fā)射，都是牽動著每一個人的心。那么，火箭發(fā)射的時候為什么要倒計時呢？這并非科學家的發(fā)明，而是源自科幻電影的創(chuàng)舉。

1929 年，德國電影大師弗里茨·朗在其執(zhí)導的科幻影片《月里嫦娥》里，向電影觀眾首次呈現(xiàn)一枚登月火箭發(fā)射升空的全過程。

由于電影中火箭發(fā)射前運送至發(fā)射平臺的過程過于冗長，為吸引觀眾注意力，營造“時間緊迫”的戲劇性氣氛，電影特別安排了主人公在為火箭點火之前，讀秒倒數(shù)的情節(jié)：隨著屏幕上數(shù)字越來越小，其字體越來越大，直至巨大的“JETZT”（現(xiàn)在）出現(xiàn)，火箭騰空而起，升入云霄。

倒計時這一設置，此后逐漸成為在各類電影中制造緊張氛圍的有力工具，甚至可與定時炸彈這一電影傳統(tǒng)道具相媲美。但真實的火箭發(fā)射也使用倒計時，并不是單純向電影致敬，而是具有其實用意義。

火箭發(fā)射時使用倒計時，真正的作用在于確認火箭發(fā)射的時間零點。如果把從火箭上發(fā)射架到任務完成的整個任務過程，以時間軸為數(shù)軸的話，那么發(fā)射的時刻就可以作為數(shù)軸的零點，或被命名為 T0。T0 時刻對于軌道計算十分重要，當火箭發(fā)射時，T0 時刻就會自動傳輸?shù)剿械臏y控站。

而在火箭發(fā)射前的任務規(guī)劃中，在發(fā)射窗口（任務最佳發(fā)射時間）內確認 T0，并確定發(fā)射前（用 T-××時間表示）發(fā)射后（用 T+××時間表示）的程序設置，是整個規(guī)劃的重中之重。

在規(guī)劃完成后，負責火箭發(fā)射的所有部門就從 T0 倒推各項工序和部件的完結時間，并按各部門各自的歸結時間繼續(xù)前推。隨后，火箭發(fā)射的各個部門在完成其任務時從數(shù)月、數(shù)周、數(shù)天開始不斷歸結，到發(fā)射前的數(shù)小時、一小時、半小時、一刻鐘、五分鐘、一分鐘……直至指令員宣讀 T0 之前的最后10個數(shù)，將全體工作人員的任務歸結以最極端、最為具象的方式表現(xiàn)出來——這，才是火箭發(fā)射倒計時的最完整體現(xiàn)。

各國在火箭發(fā)射倒計時的具體設置上也是有差別的。比如，中國的火箭倒計時是點火倒計時——以火箭點火時刻作為 T0;而美國的火箭都是采用起飛倒計時——以火箭起飛時刻作為 T0。

造成這種差別的原因是，中國并未采用在美國普遍使用的牽制釋放裝置，火箭起飛與否全憑發(fā)動機的推力;而各個發(fā)動機的動作也不完全同步，作為結果的火箭起飛其時間無法人工控制，所以只能倒計時點火，然后測量起飛時間。

與之相對的，采用牽制釋放裝置的美國火箭起飛前被“鎖”在發(fā)射臺上，在起飛前的幾秒點火，牽制釋放裝置會在火箭達到額定推力時解鎖放飛火箭，火箭起飛的時間即為 T0。由于牽制釋放裝置允許各個發(fā)動機在火箭靜止狀態(tài)下工作一小段時間，它可以消除不同發(fā)動機間推力不同步的影響，從而更精確地控制時間。

值得一提的是，在發(fā)射窗口設立時間零點，并以此規(guī)劃整個發(fā)射進程的制度設計，也是科幻作品首先創(chuàng)造的。在凡爾納最具預見性的科幻小說《從地球到月球》中，美國大炮俱樂部向麻省劍橋天文臺咨詢向月球發(fā)射炮彈并命中的可能性時，得到的答復如下：

1.大炮應設在南緯或者北緯0°～28°之間的地方。

2.炮口應瞄準天頂點。

3.炮彈應具有每秒1.2萬碼的初速。

4.應于明年12月1日下午10點46分40秒發(fā)射炮彈。

5.它將在射出后4天，即12月4日半夜正，月球穿過天頂點時到達。

以第二年的“12月1日下午10點46分40秒”為 T0，大炮俱樂部在全球募集資金，在美國佛羅里達州南部選定發(fā)射地點，鑄造了前所未有的“哥倫比亞”大炮，并在開炮前一切準備就緒;唯一不同的，僅僅是指令員并未使用倒計時，而是按自然時間進行順數(shù)計時：

“……38！39！40！開炮！”

有意思的是，影片《月里嫦娥》的科學顧問，與俄國齊奧爾科夫斯基、美國戈達德并稱為火箭設計先驅，出生于羅馬尼亞的德國人赫爾曼·奧伯特，少年時代的科學啟蒙書籍恰恰就是凡爾納的《從地球到月球》。奧伯特為《月里嫦娥》設計的火箭模型，其外形與內部構造均對凡爾納小說中的錐形圓柱體“炮彈車廂”有所借鑒。

奧伯特為電影設計的火箭不僅造型前衛(wèi)，理念也與后來的真實火箭頗為接近：它使用液體燃料，并且是分級點火。不過這倒不算奧伯特的創(chuàng)舉，他的同鄉(xiāng)康拉德·哈斯在他出生400年前就已經(jīng)用火藥爆竹實現(xiàn)了這一設定。正因為如此，齊奧塞斯庫時代的羅馬尼亞政府將哈斯欽定為“現(xiàn)代火箭的先驅”。

（摘自中國畫報出版社《一本有趣又有料的科學書》）