在观看火箭发射时，我们经常听到指令员这样说：火箭一二级分离正常！火箭二三级分离正常！那么，作为一个运载工具的火箭，为什么要分成多级呢？

人类发明的航天器要想飞离地球，必须达到每秒7.9公里的第一宇宙速度。达不到这个速度，航天器就会从天上掉下来。传统的化学动力火箭很笨重，光是燃料推进剂就要占去火箭的绝大部分载荷，所以要想把航天器送上天很难很难。于是，多级火箭的思想就诞生了。

火箭一般分为单级火箭和多级火箭，多级火箭较为常见，通常有二级、三级、四级。

单级火箭：单级火箭是结构最简单的火箭，只有一级。单级火箭在技术上实现难度相对较小，但由于受到燃料携带量、壳体重量等因素的限制，其速度增量有限，很难达到宇宙航行所需的速度，目前尚未得到广泛的实用化应用。

二级火箭：由两级独立工作的单级火箭串联而成。第一级火箭先工作，将火箭加速到一定速度，燃料耗尽后分离；接着第二级火箭点火，继续加速飞行，把有效载荷送入预定轨道。二级火箭相比单级火箭在速度和运载能力上有了较大提升。例如，我国的长征二号系列火箭部分型号就是二级火箭。

三级火箭：最下面的一级为第一级，依次往上为第二级和第三级。三级火箭在二级火箭的基础上进一步增加了一级，通过逐级加速，能够更好地达到预定的飞行速度和轨道高度，适用于发射高轨道卫星、深空探测器等任务。比如，我国发射东方红一号卫星的长征一号火箭就是一枚三级的运载火箭。

四级火箭：在三级火箭的基础上又增加了一级，级数的增加使得火箭的速度和运载能力进一步提高，但同时也带来了结构更复杂、可靠性降低等问题。我国的长征十一号固体运载火箭就是四级火箭。

火箭之所以分成多级，是因为火箭在飞行过程中，推进剂会逐渐消耗，单级火箭如果要携带所有推进剂，贮箱容积就要增大，箱壁也要加厚，这会增加贮箱重量。随着燃料的消耗，空出的贮箱壳体成为无用的质量，而推进剂释放的能量不仅要加速卫星或飞船，还要加速这部分无用的空贮箱，造成能量浪费。多级火箭在每级燃料用完后可以抛掉不需要的部分，减轻整体重量，让后续的飞行更高效。

多级火箭各级发动机可以独立工作，能够按照每一级的飞行条件设计发动机，使发动机处于最佳工作状态。比如在低空飞行时，大气压力较大，一级火箭的发动机可以设计为适应这种大气环境；而在高空飞行时，大气压力小、空气稀薄，二级火箭的发动机就可以根据这种条件进行优化设计，这样有针对性的设计，在一定程度上降低研发和制造成本，同时可以更好地提高火箭的飞行性能。

不过，火箭的级数并不是越多越好，级数增加会使火箭的结构变得复杂，分离机构的技术要求高，控制系统的难度加大，可靠性会受到一定影响。目前大多数火箭采用两级或三级的设计。

下面介绍几款国外著名的分级火箭：

美国“猎鹰9号”（Falcon9）火箭

这是SpaceX公司研制的两级火箭。第一级火箭可以回收并重复使用，它主要负责将火箭从地面加速推出大气层。其发动机采用梅林（Merlin）发动机，能产生巨大的推力。在第一级工作完成后，火箭达到一定的速度和高度，第一级分离并返回地面进行回收。第二级火箭接着点火，将有效载荷（如卫星、龙飞船等）送往预定的轨道，包括近地轨道、地球静止轨道或者太阳同步轨道等不同高度和类型的轨道。这种两级设计既能够有效利用能源，又能通过回收第一级降低发射成本。

美国“德尔塔4号”（Delta-IV）重型火箭

它是一种三级火箭。主要用于发射大型的政府和商业卫星、深空探测器等重型有效载荷。第一级采用了大型的液氧-液氢发动机，为火箭提供强大的初始推力。在经过第一级的加速后，第二级继续工作，进一步提升火箭的速度和高度。第三级火箭主要用于精确地将有效载荷送入特定的高轨道或者执行深空任务时进行最后的轨道调整等操作。其复杂的三级设计使其能够适应多种高要求的航天任务。

俄罗斯“质子-M”（Proton-M）火箭

这是一种三级火箭。俄罗斯的“质子-M”火箭在国际航天发射市场上占有重要地位，主要用于发射大型通信卫星、空间站舱段等重型有效载荷。它的第一级火箭有多个发动机，采用偏二甲肼和四氧化二氮作为推进剂，这种组合能够产生较高的推力。第二级和第三级火箭在第一级的基础上逐步提升火箭的速度和高度，最终将有效载荷送入预定轨道。其强大的运载能力和成熟的技术使其在俄罗斯航天任务以及国际合作发射任务中发挥了关键作用。

欧洲“阿丽亚娜5号”（Ariane5）火箭

是欧洲航天局研制的大型三级火箭。主要用于将各种卫星发射到地球静止轨道和太阳同步轨道等。它的第一级采用固体火箭发动机和液体火箭发动机相结合的方式，能够提供强大的推力来使火箭起飞。第二级和第三级则主要采用液氧-液氢发动机，用于在飞行过程中不断提升火箭的速度和高度，以确保有效载荷能够准确地进入预定轨道。这种多级设计使得“阿丽亚娜5号”火箭能够适应不同的卫星发射需求，并且在国际商业航天发射市场中具有较高的竞争力。

“关注人类迈向太空的每一步”