攝影師捕捉到戰(zhàn)神1-X火箭突破音障瞬間【轉(zhuǎn)帖】

閑人

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3 Q( I( L8 m* ]/ W' l- J2000年亞特蘭蒂斯號航天飛機升空時突破音障瞬間
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1969年，土星5號升空飛往月球突破音障瞬間

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7 R, A- Y7 C, |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。火箭上部仿佛套上了一個樣子怪怪的罩子。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。
其實這個樣子怪怪的罩子是一個蒸汽錐，類似于人造云。當纖細修長的“戰(zhàn)神1-X”火箭速度達到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。空氣中的水蒸氣，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身的距離增加而恢復到常壓，因此整體看來形狀像是一個以物體為中心軸、向四周均勻擴散的圓錐狀云團。
. C% Z& e( A* p; H, M" |5 {$ U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”。科學家認為這一現(xiàn)象的產(chǎn)生和普朗特-格勞爾奇點效應有關。不過航天器或飛機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。
當1969年美國宇航局用高達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”。美國宇航局攝像機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執(zhí)行STS-106航天任務時。
戰(zhàn)神1-X”火箭是為了代替航天飛機而開發(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。“戰(zhàn)神I—X”通體白色，分兩級，上粗下細，宇航員艙和試飛載具位于頂部。“戰(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器，而“戰(zhàn)神I”第一級采用5級推進器，動力更大。由于這次發(fā)射旨在收集數(shù)據(jù)，“戰(zhàn)神I—X”第二級推進器只相當于一個“空殼”，火箭不進入外空軌道。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)射時進入近地軌道前的狀況。
火箭升空時最大速度可達4.7倍音速，發(fā)射兩分鐘后，第一級推進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的海域落水，美國宇航局不會對其進行回收。
3 o1 ?. W+ u9 v任務經(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。