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辉煌的征途,绚烂的烟花!火箭的尾焰颜色有何神奇之处?

 自由自在8888lw 2019-11-15

我们的征途是星辰大海。就像在大海上航行没有船不行,要想迈向太空探索宇宙,没有火箭怎么行?

早在中国明代,一个名叫陶成道的万户官,将47枚自制火箭绑在椅子上实现自己的飞天梦想,揭开了人类最早使用火箭的篇章。不吹不黑,二战中的德国也有很多黑科技,他们发明了v2火箭,成为现代火箭的鼻祖。

万户飞天

二战结束后,美苏较上了劲,激烈的太空竞赛成为火箭的竞技场,从苏联的R7火箭,美国的红石火箭,到后来苏联的巨无霸能源号火箭和将人类送上月球的美国土星5号火箭。一大波火箭明星让奥斯卡影帝都黯然失色,直到今天都未被超越。

火箭发射很激动人心啊,喷薄而出的火焰和巨大轰鸣声都让人激动的哆嗦。细心的朋友们会发现不同的火箭尾焰的颜色也不相同。

比如左上俄罗斯的质子火箭尾焰是橘黄色,左下猎鹰9号火箭尾焰由黄变蓝,右上美国航天飞机的尾焰又长又亮,右下日本H1液氢火箭白色的烟雾。烟花般绚烂的尾焰,它的颜色是如何产生的呢?这个和火箭使用的燃料有关,现代火箭的主流燃料有四大类。

第一类是偏二甲肼+四氧化二氮,这是一种非常可靠的燃料。可在常温下储存,而且不需要点火装置,金风玉露一相逢,便会激情燃烧,迸发出巨大的能量,燃烧产生的火焰是橘黄色的。但是,它俩都是欧阳锋,天生有剧毒。航天人员没少受它们毒害,而且坠落地面的残骸也会污染环境。

立下大功的常规燃料

第一种太毒,所以慢慢的被第二种煤油+液氧所取代。煤油好啊,无毒便宜又清洁,燃烧产物是水和二氧化碳。而且煤油推力大,比冲也不低,性质稳定使用安全,成为当今主流燃料组合。但是完美总是那么稀缺,人生之不如意十有八九,煤油含碳,燃烧后会产生结焦和积碳,就像汽车发动机积碳一样。火箭发动机的精密要求远高于汽车发动机,积碳容易堵塞管道和喷口,造成空中事故。

长征5号助推器液氧煤油火焰真漂亮

第三种是液氢液氧火箭,这是代表未来趋势的燃料组合。氢作为宇宙中含量最大的元素,能力极强,比冲高达457秒,比常规燃料提高30%。而且燃烧产物只有水,干净清洁,无结焦无积碳可以重复利用。

但你别指望一个有能力的人,同时还有好脾气。氢的脾气大的很,可以用桀骜不驯来形容。液态氢温度极低,沸点是-253℃,而且分子小易泄露, 所以很难储存。另外液氢不导电,脾气暴躁,一点点火星就能让它发作起来,所以在灌注液氢时,工作人员都要穿着特制的防静电服。液氢液氧燃烧的尾焰接近无色透明,伴有白色的水蒸汽团。

德尔塔4火箭

第四种是固体燃料,推力大,燃烧猛,便于储存,发射方便。一般用作火箭助推器或作为导弹推进剂使用。它的成分也分好多种,燃烧时会产生固体颗粒,所以尾焰颜色十分明亮但不透明,而且尾焰的长度非常长。航天飞机发射中两个巨大的固体推进器,长长的尾焰真是醒目。

除此之外,还有正在研制中的液氧甲烷推进剂。它比煤油比冲高,比液氢易储存,脾气温顺,容易从星际空间获得,是星际飞行的理想燃料,燃烧时呈现出鬼魅般的幽蓝色。除了化学能火箭,人们还在开发离子火箭和核能火箭,具有最高的比冲,但推力太小,目前只能应用在卫星和飞船的姿态控制上,它们的颜色非常丰富,煞是漂亮。

甲烷燃料的蓝色火焰

通过火箭尾焰的颜色,我们可以大体判断火箭使用什么样的动力以及发动机的情况。多种多样的火箭,就像一辆辆迷人的跑车,载着我们走向美好的未来。中国航天加油!

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