攝影師捕捉到戰(zhàn)神1-X火箭突破音障瞬間【轉(zhuǎn)帖】

閑人

戰(zhàn)神突破音障

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戰(zhàn)神突破音障
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2000年亞特蘭蒂斯號(hào)航天飛機(jī)升空時(shí)突破音障瞬間


1969年，土星5號(hào)升空飛往月球突破音障瞬間


北京時(shí)間28日23時(shí)30分，發(fā)射數(shù)度推遲的美國(guó)宇航局“戰(zhàn)神I-X”火箭終于從肯尼迪航天中心發(fā)射臺(tái)點(diǎn)火升空。在強(qiáng)大的推力作用下，騰空而起“戰(zhàn)神1-X”火箭速度很快就超過了音速，而攝影師也捕捉到“戰(zhàn)神1-X”火箭突破音障的瞬間?；鸺喜糠路鹛咨狭艘粋€(gè)樣子怪怪的罩子。在美國(guó)宇航局“戰(zhàn)神1-X”火箭發(fā)射錄像中也能清楚地看到這一現(xiàn)象。
其實(shí)這個(gè)樣子怪怪的罩子是一個(gè)蒸汽錐，類似于人造云。當(dāng)纖細(xì)修長(zhǎng)的“戰(zhàn)神1-X”火箭速度達(dá)到1馬赫，突破音障時(shí)就產(chǎn)生了這種現(xiàn)象。音障是一種物理現(xiàn)象，當(dāng)物體(通常是航空器)的速度接近音速時(shí)，將會(huì)逐漸追上自己發(fā)出的聲波。聲波疊合累積的結(jié)果，會(huì)造成震波(Shock Wave)的產(chǎn)生，進(jìn)而對(duì)飛行器的加速產(chǎn)生障礙，而這種因?yàn)橐羲僭斐商嵘俣鹊恼系K稱為音障。
- k# P2 j% p) F* b5 o攝影師斯科特-安德魯斯在“戰(zhàn)神1-X”火箭點(diǎn)火升空39秒鐘后，捕捉到火箭突破音障瞬間的照片。由于在物體的速度快要接近音速時(shí)，周邊的空氣受到聲波疊合而呈現(xiàn)非常高壓的狀態(tài)，因此一旦物體穿越音障后，周圍壓力將會(huì)陡降。空氣中的水蒸氣，因壓力陡降所造成的瞬間低溫可能會(huì)讓氣溫低于它的露點(diǎn)溫度，使得水汽凝結(jié)變成微小的水珠，肉眼看來(lái)就像是云霧般的狀態(tài)。但由于這個(gè)低壓帶會(huì)隨著空氣離機(jī)身的距離增加而恢復(fù)到常壓，因此整體看來(lái)形狀像是一個(gè)以物體為中心軸、向四周均勻擴(kuò)散的圓錐狀云團(tuán)。
這一現(xiàn)象并沒有得到很好地研究，而且這一現(xiàn)象的成因還有爭(zhēng)論。不過在噴氣式飛機(jī)和航天器突破音障時(shí)一般都能觀測(cè)到，比如美國(guó)宇航局的航天飛機(jī)或者巨大的土星5號(hào)火箭發(fā)射升空時(shí)。蒸汽錐又被稱為“沖擊項(xiàng)圈”。科學(xué)家認(rèn)為這一現(xiàn)象的產(chǎn)生和普朗特-格勞爾奇點(diǎn)效應(yīng)有關(guān)。不過航天器或飛機(jī)突破音障時(shí)不一定會(huì)發(fā)生這種現(xiàn)象，還同空氣濕度有關(guān)。
- ]* J- h4 ~' \/ g當(dāng)1969年美國(guó)宇航局用高達(dá)110米的土星5號(hào)火箭運(yùn)載阿波羅11號(hào)飛船實(shí)施首次載人登月行動(dòng)時(shí)，攝影師也拍攝到土星5號(hào)火箭被套上了“沖擊項(xiàng)圈”。美國(guó)宇航局?jǐn)z像機(jī)還不時(shí)捕捉到這一現(xiàn)象，比如在2000年亞特蘭蒂斯號(hào)航天飛機(jī)執(zhí)行STS-106航天任務(wù)時(shí)。
戰(zhàn)神1-X”火箭是為了代替航天飛機(jī)而開發(fā)的新一代載人火箭“戰(zhàn)神I(Ares I)”的實(shí)驗(yàn)火箭?；鸺丶s810噸，全長(zhǎng)近100米。它是繼上世紀(jì)六七十年代“土星5號(hào)”型大型登月火箭后登上肯尼迪航天中心發(fā)射臺(tái)的最大運(yùn)載火箭?！皯?zhàn)神I—X”通體白色，分兩級(jí)，上粗下細(xì)，宇航員艙和試飛載具位于頂部?！皯?zhàn)神1-X”第一級(jí)為一個(gè)單體4級(jí)可再度使用固體燃料火箭推進(jìn)器，而“戰(zhàn)神I”第一級(jí)采用5級(jí)推進(jìn)器，動(dòng)力更大。由于這次發(fā)射旨在收集數(shù)據(jù)，“戰(zhàn)神I—X”第二級(jí)推進(jìn)器只相當(dāng)于一個(gè)“空殼”，火箭不進(jìn)入外空軌道。但經(jīng)工程人員處理，火箭第二級(jí)重量和飛行軌道將與“戰(zhàn)神I”相似，因此可以模擬“戰(zhàn)神I”將來(lái)正式發(fā)射時(shí)進(jìn)入近地軌道前的狀況。
/ Y% h' r' d6 Z; m火箭升空時(shí)最大速度可達(dá)4.7倍音速，發(fā)射兩分鐘后，第一級(jí)推進(jìn)器分離并借助降落傘落至海中以供回收?；鸺谝患?jí)將會(huì)在降落傘的作用下減速，最終落入大西洋中，被回收船收回。而火箭第二級(jí)將會(huì)在更遠(yuǎn)的海域落水，美國(guó)宇航局不會(huì)對(duì)其進(jìn)行回收。
$ Y" P' ?$ I  t0 E; A任務(wù)經(jīng)理表示，試射是為了檢驗(yàn)戰(zhàn)神I號(hào)火箭的可行性。美國(guó)宇航局用戰(zhàn)神I號(hào)火箭和“奧賴恩”載人航天器取代航天飛機(jī)并在2020年前重返月球的計(jì)劃正在受到白宮獨(dú)立委員會(huì)審查。