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# 引力极限与火箭方程的暴政：为什么人类能进入太空纯靠物理常数留的门缝

地球引力只要再大一半，人类一枚火箭也飞不进太空。

这全写在物理算式里。

平时看大火箭点火起飞，几百吨的家伙拔地而起，看着排山倒海。
其实人类在航天这件事上，只是勉强摸到了及格线。

一枚火箭站在发射台上，里面装的几乎全是燃料。
按五百吨的起飞重量算。
四百五十吨以上都是液氧、煤油或者液氢。
燃料占了整整九成多。

剩下不到一成的分量，发动机、外壳、管路、隔热瓦要分，电控和阀门也要分。
最后真正能送进太空的干货，也就是卫星、飞船或者宇航员，只占总重量的百分之二到百分之四。

五百吨点火，最后送上去十几吨。
剩下的全在半路上扔掉了。

那有人会想：
嫌太空难上，把火箭造大一点、多灌点燃料不就解决了吗？

真正的麻烦就卡在这里。
燃料自己是有重量的。
想多要一点推力和速度，就得多装燃料；燃料一多火箭变重，又得为了推这批新燃料，再挂更多的燃料。
齐奥尔科夫斯基火箭方程最要命的地方，就是这个指数关系。
速度是按加法匀速往上走，需要的燃料却在按乘法打滚往上翻。

想要绕着地球飞，第一宇宙速度每秒七点九公里。
算上穿越大气层的阻力和重力损耗，火箭至少得凑够每秒九点五公里的速度增量。
人类手里顶级的化学推进剂，不管是氢氧还是甲烷，气体喷射速度极限就在每秒三到四点五公里。

这两个数字卡在那，逼得火箭起飞时必须把九成以上的体重全留给燃料。
造火箭就像造卡车，为了跑完全程，车厢里装了九十五吨柴油，车身自重四吨，最后只能拉一吨货物。

前 NASA 宇航员唐·佩蒂特算过这笔账。
如果地球半径再大百分之五十，或者引力再强一点。
入轨需要的速度增量就会进一步拉大。
按照火箭方程推演，推进剂占总质量的比例就会直接突破百分之百。

突破百分之百的意思很残酷。
哪怕整枚火箭百分之百全是燃料，连外壳和发动机都不装，它也飞不进轨道。
现有的化学推进技术在数学上直接判了死刑。

反过来，如果换到火星那种引力较小的星球。
逃逸速度只有每秒五公里左右。
单级火箭随随便便就能直接冲向太空。

地球引力现在的数值，像一把极其刁钻的尺子。
它没有把门彻底焊死，但只给化学燃料留了一条极窄的缝隙。
人类能造出空间站、能登月、能搞可重复使用火箭。
化学推进的潜力其实已经被压榨到了极致。
能走出去，纯粹是这颗行星在物理定律上，刚好给人类留了一线生机。

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