火箭升空掉落的碎片是什么?会影响火箭正常飞行吗?
序言
如果大家细心观察过火箭发射的过程,就会看到火箭在离开发射塔后,拖着长长的尾焰呼啸冲天的同时,大量碎片宛如雪片一样飘落而下。
但是奇怪的是中国火箭掉落的碎片比较大,而美国SpaceX火箭掉落的碎片却比较小。
那么问题来了:
从火箭上掉下来的碎片到底是什么?
它们会影响火箭的正常发射吗?
火箭碎片说明
火箭这玩意是非常娇贵的,里面有各种电子元器件。
它们对温度较为敏感,温度一般要控制在十几度到二十几度之间,过高或者过低都会导致某些部件出现问题。
因此发射场的环境温度对火箭能否成功发射有着重要影响。
就拿中国酒泉、太原两个卫星发射中心来说吧,它们温度偏低,昼夜温差大,夜间气温更是达到零度以下。
为了不让火箭里面的设备着凉,同时也为了尽可能减小低温对火箭发射造成的不利影响,科研人员往往会在火箭测试发射的过程中采取一些保温措施,例如,吹热风、套防寒服、电灯泡照射以及贴泡沫塑料等。
其中,在火箭箭体上贴泡沫塑料是最常用、最简便也是最省钱的一种办法。
但也不是整个身子都贴,那多浪费哈,也没必要!
主要还是用在火箭上的整流罩。
为啥呢?
因为整流罩里一般装的是卫星或是飞船,无论是科研价值,还是经济价值,都是十分昂贵。
在火箭点火升空后,随着速度得不断加快,火箭与大气的剧烈摩擦会将这些保温的泡沫塑料从箭体上剥离下来,这就形成了纷纷下落的碎片。
有朋友担心这些掉落的碎片会对火箭造成微小的损坏,哪怕是很小的撞击会不会影响火箭的飞行呢?因为鸟儿虽小,在遇到高速飞行的飞机时,它就相当于一颗子弹啊
答案是完全没必要担心!
这些泡沫板质量很轻,原本就是轻轻地粘在整流罩周围。
火箭起飞的初始速度并不高,因此泡沫板脱落也不会砸伤火箭。即使有一些泡沫板没有脱落,也会随着火箭加速,与大气层的摩擦加剧而逐渐烧毁。
换句话说,这玩意不是给一级火箭的低温推进剂保温的,而是防止上面一级整流罩或卫星被冻坏的。
可能有人会说:这些碎片其实是隔热瓦,它们是用来阻隔火箭与大气摩擦时产生的热。
这种说法,我想说是一个没有经过仔细思考的答案。
为啥?
如果是隔热瓦的话,那为什么火箭刚刚爬起来,往上升的时候就哔哩吧啦地掉,而等到火箭达到好几倍音速的时候,隔热瓦都没了,你还隔什么热呢?
大家想想是不是这个道理?
当然了,也不是在所有发射场都会看到碎片掉落的情况。
就比如在中国的西昌、海南的文昌就看不到,那是因为这些发射场发射纬度低。
纬度低会带来什么好处呢?
简单的说,就是可以利用地球自转形成的线速度,以及惯性带来的离心现象,大大减少火箭燃料消耗,提高发射能力。
越是靠近赤道的地方,地球自转带来的线速度越大,温度和环境也会受到影响,这就解决了火箭发射前的保温问题。
不仅仅是在赤道边上的发射场,对了,如果在温度过高的夏天,像酒泉、太原两个发射场也不需要保温,也就不会看到碎片掉落的现象了。
美国火箭碎片
至于美国SpaceX的火箭发射也有碎片,并且碎片较小的问题,其实那不是中国所使用的的保温泡沫,而是冰渣。
因为他们的猎鹰火箭使用的是液氢液氧燃料,液氧的沸点是-183℃,液氢更低,-253℃,只比绝对零度高二十度。
液氢液氧一般在发射前几个小时加注到火箭中,并持续到发射前几分钟。尽管有保温层,它们还是会不断蒸发,蒸发出的气体得及时排出去,不然储箱的压力就会过高。
所以我们能看到这样的火箭在发射前,周身一直在呲呲冒气。
由于加注燃料后,温度很低,火箭表面会结冰,而在火箭发射之后,这些冰层会在火箭的震动和空气的摩擦下纷纷脱落,掉落的小碎冰又很快会融化在火箭的尾焰中。
感悟
火箭本身就是一个非常精密的仪器,是一点失误都不能有的,而且对环境要求也特别高。有时候会因为一个特定的发射窗口期,火箭要等待好几天才会发射,这其实都是为了安全起见。
而对于火箭的保温措施,每个国家都是十分重视的。
不管是使用哪一种方法,其最终的效果都是为了火箭能够更加稳定,不被外面的温度而影响。
你可以把保温措施当做人类的衣服,当天气冷我们就要穿厚衣服一样,它的使命也就是要保证火箭发射之前都是正常的。
所以别看这个小小的碎片,它的作用可真的不小哦!