火箭发射为什么要分级，背后的原理是什么？

火箭分级设计是为了使其具有更好的推进能力和飞行性能。火箭刚开始设计时，并没有考虑采用分级设计，但是单级火箭在研发和发射时遇到了困难：火箭厚重壳体决定了它的速度不会很高，而且所携带的航天器质量也不能很大，所以不能达到人类探索太空的目的。

为了探索太空，就要让火箭获得更高速度。苏联科学家康斯坦丁·齐奥尔科夫斯基提出了分级火箭的设想。火箭壳体通常比较厚，也比较重，除去燃料，火箭壳体重量占总重量的大部分，单级火箭由于是一个整体，推力相比于重量是“不合算”的，也就是质量比较小，冗余结构一直携带也会影响速度的提升。如果想单级火箭也能达到设想速度，那火箭结构要大幅减少来满足质量要求，火箭壳体也要做得更薄更轻，这是几乎不可能实现的。

多级火箭推进系统被分成几级，发动机和燃料一起被分别装在不同级中，每一级相继独立工作。在工作时，使用完一级就丢掉一级，所以能及时去掉冗余质量，追求更高的速度。这就好比飞机投弹，投出一枚炸弹，飞机质量就会减少，速度就更快，多级火箭也是，每一级火箭都有发动机，确保推力可以不断维持下去；质量不断减少使火箭加速性能更强，进而可以突破第一宇宙速度，突破地球的束缚。

但是火箭也并非级数越多越好。我们知道火箭分离结构会随级数增加而增加，安全性也就会随之降低，如果安全性不能得到保证，再怎么设计也是失败的。火箭设计成两级或三级能很好的兼容安全问题和性能要求，因此现代火箭大多采用2-3级（不算卫星级）的多级火箭设计。

火箭发射分级主要是因为火箭升空燃料需要的量比较大，分开装的好处是用完一节燃料后，装原料的容器后马上丢掉火箭的减轻重量。

目前，要运载卫星飞上外太空，就必须使用大量燃料推进，而燃料越多，需要的容器也越大。使用火箭分级推送，就能在相应分级火箭燃料用完后将之丢弃，减少火箭质量，最后轻松到达外太空。

火车在地面发射时，为了有足够的动力可以冲破大气层，会在火箭上安装许多发射装置，当火箭进去太空，为了减轻火箭负重，这些装置会自动脱离。