为什么火箭发射时要倒计时

大象公会

每次在电视里看到火箭发射，都牵动着每一个人的心。那么，火箭发射的时候为什么要倒计时呢？其实是源自科幻电影的创举。

1929年，德国电影大师弗里茨·朗在其执导的科幻影片《月里嫦娥》中，向观众首次呈现了一枚登月火箭发射升空的全过程。

由于电影中火箭发射前运送至发射平台的过程过于冗长，为吸引观众的注意力，营造“时间紧迫”的戏剧性气氛，电影特别安排了主人公在为火箭点火之前读秒倒数的情节：随着屏幕上的数字越来越小，其字体越来越大，直至巨大的“JETZT”（现在）出现，火箭腾空而起，升入云霄。

倒计时这一设置，此后逐渐成为各类电影中制造紧张氛围的有力工具，甚至可与定时炸弹这一电影传统道具相媲美。

火箭发射时使用倒计时，真正的作用在于确认火箭发射的时间零点。如果把从火箭固定上发射架到任务完成的整个任务过程以时间轴为数轴的话，那么发射的时刻就可以作为数轴的零点，或被命名为T0。T0时刻对于轨道计算十分重要。当火箭发射时，T0时刻就会自动传输到所有的测控站。发射前用T-xx表示时间，发射后用Txx表示时间。

在规划完成后，负责火箭发射的所有部门就从T0倒推各项工序和部件的完结时间，并按各部门各自的归结时间继续前推。随后，火箭发射的各个部门在完成其任务时从数月、数周、数天开始不断归结，到发射前的数小时、1小时、0.5小时、15分钟、5分钟、1分钟……直至指令员宣读T0之前的最后10个数。

各国在火箭发射倒计时的具体设置上也是有差别的。比如，中國的火箭倒计时是点火倒计时，以火箭点火时刻作为T0；而美国的火箭倒计时都是采用起飞倒计时，以火箭起飞时刻作为T0。

造成这种差别的原因是：中国并未采用在美国普遍使用的牵制释放装置，火箭起飞的成功与否全凭发动机的推力，而且各个发动机的动作也不完全同步，因而作为结果的火箭起飞时间无法人为控制，所以只能采用倒计时点火，然后测量起飞时间。

与之相对的，采用牵制释放装置的美国火箭起飞前被“锁”在发射台上，在起飞前的几秒点火，牵制释放装置会在火箭达到额定推力时解锁放飞火箭，火箭起飞的时间即为T0。牵制释放装置允许各个发动机在火箭静止状态下工作一小段时间，可以消除不同发动机间推力不同步的影响，从而更精确地控制时间。

值得一提的是，在发射窗口设立时间零点，并以此规划整个发射进程的制度设计，也是由科幻作品首先创造的。在凡尔纳最具预见性的科幻小说《从地球到月球》中，美国大炮俱乐部向麻省剑桥天文台咨询向月球发射炮弹并命中的可能性时，得到的答复如下：

1.大炮应设在南纬或者北纬0°～ 28°之间的地方；

2.炮口应瞄准天顶点；

3.炮弹应具有每秒1.2万米的初速；

4.应于第二年的12月1日22点46分40秒发射炮弹；

5.它将在射出后4天，即12月4日半夜、月球穿过天顶点时到达。

以第二年的“12月1日22点46分40秒”为T0，唯一不同的是指令员并未使用倒计时，而是按自然时间进行顺数计时：“……38！39！40！开炮！”有意思的是，影片《月里嫦娥》的科学顾问，与俄国人齐奥尔科夫斯基、美国人戈达德并称为火箭设计先驱的，出生于罗马尼亚的德国人赫尔曼·奥伯特，少年时代的科学启蒙书籍恰恰就是凡尔纳的《从地球到月球》。奥伯特为《月里嫦娥》设计的火箭模型，其外形与内部构造均对凡尔纳小说中的锥形圆柱体“炮弹车厢”有所借鉴。

奥伯特为电影设计的火箭不仅造型前卫，理念也与后来的真实火箭颇为接近：它使用液体燃料，并且是分级点火。不过这倒不算奥伯特的创举，他的同乡康拉德·哈斯在他出生400年前就已经用火药爆竹实现了这一设定。

（摘自中国画报出版社《一本有趣又有料的科学书》，张秋伟荐）