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輝煌的征途,絢爛的煙花!火箭的尾焰顏色有何神奇之處?

我們的征途是星辰大海。就像在大海上航行沒有船不行,要想邁向太空探索宇宙,沒有火箭怎麼行?

早在中國明代,一個名叫陶成道的萬戶官,將47枚自製火箭綁在椅子上實現自己的飛天夢想,揭開了人類最早使用火箭的篇章。不吹不黑,二戰中的德國也有很多黑科技,他們發明了v2火箭,成為現代火箭的鼻祖。

萬戶飛天

二戰結束後,美蘇較上了勁,激烈的太空競賽成為火箭的競技場,從蘇聯的R7火箭,美國的紅石火箭,到後來蘇聯的巨無霸能源號火箭和將人類送上月球的美國土星5號火箭。一大波火箭明星讓奧斯卡影帝都黯然失色,直到今天都未被超越。

火箭發射很激動人心啊,噴薄而出的火焰和巨大轟鳴聲都讓人激動的哆嗦。細心的朋友們會發現不同的火箭尾焰的顏色也不相同。

比如左上俄羅斯的質子火箭尾焰是橘黃色,左下獵鷹9號火箭尾焰由黃變藍,右上美國太空梭的尾焰又長又亮,右下日本H1液氫火箭白色的煙霧。煙花般絢爛的尾焰,它的顏色是如何產生的呢?這個和火箭使用的燃料有關,現代火箭的主流燃料有四大類。

第一類是偏二甲肼+四氧化二氮,這是一種非常可靠的燃料。可在常溫下儲存,而且不需要點火裝置,金風玉露一相逢,便會激情燃燒,迸發出巨大的能量,燃燒產生的火焰是橘黃色的。但是,它倆都是歐陽鋒,天生有劇毒。航天人員沒少受它們毒害,而且墜落地面的殘骸也會污染環境。

立下大功的常規燃料

第一種太毒,所以慢慢的被第二種煤油+液氧所取代。煤油好啊,無毒便宜又清潔,燃燒產物是水和二氧化碳。而且煤油推力大,比沖也不低,性質穩定使用安全,成為當今主流燃料組合。但是完美總是那麼稀缺,人生之不如意十有八九,煤油含碳,燃燒後會產生結焦和積碳,就像汽車發動機積碳一樣。火箭發動機的精密要求遠高於汽車發動機,積碳容易堵塞管道和噴口,造成空中事故。

長征5號助推器液氧煤油火焰真漂亮

第三種是液氫液氧火箭,這是代表未來趨勢的燃料組合。氫作為宇宙中含量最大的元素,能力極強,比沖高達457秒,比常規燃料提高30%。而且燃燒產物只有水,乾淨清潔,無結焦無積碳可以重複利用。

但你別指望一個有能力的人,同時還有好脾氣。氫的脾氣大的很,可以用桀驁不馴來形容。液態氫溫度極低,沸點是-253℃,而且分子小易泄露, 所以很難儲存。另外液氫不導電,脾氣暴躁,一點點火星就能讓它發作起來,所以在灌注液氫時,工作人員都要穿著特製的防靜電服。液氫液氧燃燒的尾焰接近無色透明,伴有白色的水蒸氣團。

德爾塔4火箭

第四種是固體燃料,推力大,燃燒猛,便於儲存,發射方便。一般用作火箭助推器或作為導彈推進劑使用。它的成分也分好多種,燃燒時會產生固體顆粒,所以尾焰顏色十分明亮但不透明,而且尾焰的長度非常長。太空梭發射中兩個巨大的固體推進器,長長的尾焰真是醒目。

除此之外,還有正在研製中的液氧甲烷推進劑。它比煤油比沖高,比液氫易儲存,脾氣溫順,容易從星際空間獲得,是星際飛行的理想燃料,燃燒時呈現出鬼魅般的幽藍色。除了化學能火箭,人們還在開發離子火箭和核能火箭,具有最高的比沖,但推力太小,目前只能應用在衛星和飛船的姿態控制上,它們的顏色非常豐富,煞是漂亮。

甲烷燃料的藍色火焰

通過火箭尾焰的顏色,我們可以大體判斷火箭使用什麼樣的動力以及發動機的情況。多種多樣的火箭,就像一輛輛迷人的跑車,載著我們走向美好的未來。中國航天加油!

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