火箭发射瞬间喷出上千吨水,用处很大,但是俄罗斯却不喷水!
火箭发射时都会产生炙热的火焰,温度超过3300度,而切割钢板用的乙炔焰温度也才3050到3150度,可见火箭的尾焰有多么的恐怖,简直就是一个超大号乙炔枪。
火箭尾焰不但有着超高的温度,还有超大压力,火箭发动机燃烧室压力相当于200多个大气压,超高的压力由火箭喷口向外不断喷出形成长达几十米的“气割枪”。
上图:高达3000多度的尾焰
这么高的温度和压力如果直接冲击到火箭发射台上,发射台肯定就废了,为了降低火箭尾焰带来的危害不得不采取一些措施。
目前主要有2种措施
1:一种是采用大量的水来降低尾焰带来的危害,这也是目前主流的做法。
2:另一种是像俄罗斯那样修建几十米深的导流槽!
上图:土星5号运载火箭
土星5号在发射的时候每秒消耗15吨燃料,大约产生220分贝噪音,如果这时候有人直接站在尾焰旁边就如同炸弹在身边爆炸一样。当分贝达到85分贝的时候就会对人的听力系统带来损伤,当超过120分贝的时候就有可能造成一些不可逆的损伤,分贝数的提高随之而来的能量是成指数级增长的,每增加10分贝能量就会增加十倍,130分贝产生的能量是120分贝的10倍,140分贝产生的能量是120分贝的100倍。
而土星5号220分贝产生的能量是120分贝的10000000000倍,这个能量是非常恐怖的,不加控制足以摧毁发射场的一切!
上图:马斯克的重猎鹰
这么大的能量如果不加以控制不但发射场会被毁,就连火箭自己也会被反射回的能量所击毁,曾经美国航天飞机初次发射时就因噪音过大,导致隔热瓦脱落,为了火箭发射的成功除了采用更可靠的材料外,最好的办法就是主动降噪。
上图:美国航天发射场喷水实验
于是科学家想到了用水来消除噪音,并且还能随便把温度也给降了,当声波遇到水后就会被水阻挡,于是声波的能量就转变为水的内能,这个能量足以高到直接让水气化。
上图:美国肯尼迪航天中心39号发射台正在进行喷水试验
这也是目前世界上公认的最好方法,现在基本上各国火箭发射都有专门研制喷水设备,美国的喷水设备甚至能将1700吨的短时间全部喷向30米高空,并且还在火箭的下面建一个大水坑,一系列的降噪措施差不多能降噪音降到140分贝,可使火箭的产生的噪音能量减少数万倍。这时候的噪音能量只相当于战斗机起飞时的噪音。
上图:火箭发射时产生的大量水蒸气
我国的长征5号发射也同样采用喷水措施,在不到20秒的时间内将400吨水喷出用来降温降噪,整个过程中差不多有30%的水在巨大的噪音和高温下气化,这也是火箭发射时我们会看到大量的烟雾的原因,火箭喷出的只占了一小部分,大部分都是水蒸气。
那俄罗斯为什么不喷水?
上图:俄罗斯火箭发射场下面的大坑
这是因为俄罗斯在火箭的底部挖了一个空空大洞,并且洞的形状也不是随便挖的,这个形状要求反射的声波不能去火箭那里,要让声波能量反射到没有危害的地方,这样的设计可以大部分能量都被反射到于火箭成60度角的空中。
曾经苏联著名的N1火箭就因震动燃料管松动导致整个火箭变成一个大烟花。
由于俄罗斯火箭发射时下面是空的,所以火箭尾焰产生的高温一般也喷不到什么有价值的东西。
还有就是俄罗斯其实也想用水来消除噪音和高温,不过俄罗斯没有用水的那个条件,他们那里的发射场最低能零下40多度,水还没喷出来就直接被冻上了!
上图:长征7号发射前
俄罗斯全国地处高纬度地区,发射火箭比低纬度的国家也要吃亏一些,如果火箭能在赤道发射,火箭都还点火呢,就能获得一个1700公里/小时的速度,而如果在纬度90度的地方将没有任何初速度,这是是我国为什么要在海南建立发射厂的一个重要原因,发射场的纬度越低火箭载的也就越多。
火箭发射方向一般都与地球转动方向相同,这样就可以借助地球的自转获得一个不小的初速度,进而节省不少的燃料。
所以现在天上飞的卫星基本上都是自西向东转动。
以色列独特的发射方式
以色列国土狭小,周围除了西边全是敌对国家,为了避免火箭残骸落入阿拉伯国家引起不必要的纠纷,以色列只能选择自东向西发射,不过这样做很不划算,现在以色列的卫星一般都是请美国发射。
外星人的“卫星”
这个“卫星”几十年前就被发现,或者说是飞船,长度好几十米,自东向西环绕地球,很显然这个不是地球任何一个国家发射的,关于这件离奇事情的调查以后有时间再专门介绍!