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年亞特蘭蒂斯號航天飛機(jī)升空時突破音障瞬間

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2 p6 l3 L9 f3 G# V& ?: P) ^1969年，土星5號升空飛往月球突破音障瞬間


北京時間28日23時30分，發(fā)射數(shù)度推遲的美國宇航局“戰(zhàn)神I-X”火箭終于從肯尼迪航天中心發(fā)射臺點火升空。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€樣子怪怪的罩子。在美國宇航局“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。
  l3 C' B) F; A: b其實這個樣子怪怪的罩子是一個蒸汽錐，類似于人造云。當(dāng)纖細(xì)修長的“戰(zhàn)神1-X”火箭速度達(dá)到1馬赫，突破音障時就產(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，將會逐漸追上自己發(fā)出的聲波。聲波疊合累積的結(jié)果，會造成震波(Shock Wave)的產(chǎn)生，進(jìn)而對飛行器的加速產(chǎn)生障礙，而這種因為音速造成提升速度的障礙稱為音障。
攝影師斯科特-安德魯斯在“戰(zhàn)神1-X”火箭點火升空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，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，周圍壓力將會陡降?？諝庵械乃魵?，因壓力陡降所造成的瞬間低溫可能會讓氣溫低于它的露點溫度，使得水汽凝結(jié)變成微小的水珠，肉眼看來就像是云霧般的狀態(tài)。但由于這個低壓帶會隨著空氣離機(jī)身的距離增加而恢復(fù)到常壓，因此整體看來形狀像是一個以物體為中心軸、向四周均勻擴(kuò)散的圓錐狀云團(tuán)。
) X; u" {! t; z$ ?6 O這一現(xiàn)象并沒有得到很好地研究，而且這一現(xiàn)象的成因還有爭論。不過在噴氣式飛機(jī)和航天器突破音障時一般都能觀測到，比如美國宇航局的航天飛機(jī)或者巨大的土星5號火箭發(fā)射升空時。蒸汽錐又被稱為“沖擊項圈”?？茖W(xué)家認(rèn)為這一現(xiàn)象的產(chǎn)生和普朗特-格勞爾奇點效應(yīng)有關(guān)。不過航天器或飛機(jī)突破音障時不一定會發(fā)生這種現(xiàn)象，還同空氣濕度有關(guān)。
當(dāng)1969年美國宇航局用高達(dá)110米的土星5號火箭運載阿波羅11號飛船實施首次載人登月行動時，攝影師也拍攝到土星5號火箭被套上了“沖擊項圈”。美國宇航局?jǐn)z像機(jī)還不時捕捉到這一現(xiàn)象，比如在2000年亞特蘭蒂斯號航天飛機(jī)執(zhí)行STS-106航天任務(wù)時。
: M6 c1 P: q" N3 e- j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)”的實驗火箭?；鸺丶s810噸，全長近100米。它是繼上世紀(jì)六七十年代“土星5號”型大型登月火箭后登上肯尼迪航天中心發(fā)射臺的最大運載火箭?！皯?zhàn)神I—X”通體白色，分兩級，上粗下細(xì)，宇航員艙和試飛載具位于頂部?！皯?zhàn)神1-X”第一級為一個單體4級可再度使用固體燃料火箭推進(jìn)器，而“戰(zhàn)神I”第一級采用5級推進(jìn)器，動力更大。由于這次發(fā)射旨在收集數(shù)據(jù)，“戰(zhàn)神I—X”第二級推進(jìn)器只相當(dāng)于一個“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”將來正式發(fā)射時進(jìn)入近地軌道前的狀況。
火箭升空時最大速度可達(dá)4.7倍音速，發(fā)射兩分鐘后，第一級推進(jìn)器分離并借助降落傘落至海中以供回收?；鸺谝患墝诮德鋫愕淖饔孟聹p速，最終落入大西洋中，被回收船收回。而火箭第二級將會在更遠(yuǎn)的海域落水，美國宇航局不會對其進(jìn)行回收。
) p9 v. W, v0 o2 ^5 l& R: z任務(wù)經(jīng)理表示，試射是為了檢驗戰(zhàn)神I號火箭的可行性。美國宇航局用戰(zhàn)神I號火箭和“奧賴恩”載人航天器取代航天飛機(jī)并在2020年前重返月球的計劃正在受到白宮獨立委員會審查。