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海南又出现马赫环了！

海南又出现马赫环了！

9月前

(⊙_⊙)

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微信公众号：地球知识局

NO.2617-鹊桥二号出发

文字：林间草木声

校稿：朝乾 / 编辑：养乐多

3月20日早晨，长征八号遥三运载火箭承载着鹊桥二号中继星发射升空。

鹊桥二号作为探月工程四期的“关键一环”，将为嫦娥四号、嫦娥六号等任务提供地球和月球间的中继通信。探测器如果在月球背面着陆，就需要中继星维持它与地球控制中心的通信。

发射地点位于海南文昌发射场。现如今，前往文昌“追火箭”，在椰风海韵中感受中国航天的星辰大海，已经成为海南旅游的新风尚。我们特此准备了一份观看指南。

▲远看火箭发射

每到发射的日子，文昌当地的酒店往往一房难求。楼顶，海滩、居民楼的阳台、农家乐田地中，都长出了津津有味观看发射的人们。

▲仰头或焦急的观众

▲主演便是——火箭

海南文昌发射场位于文昌市龙楼镇，是我国几座火箭发射场中唯一位于海边的，也是最靠南的一座。

▲文昌发射场

此前建设的几座火箭发射场都深处内陆，这主要是基于保密和军事任务的需要。但随着火箭越造越大，出现了十分尴尬的情况——运不了。

▲酒泉航天发射中心

中国以往的火箭运输依靠公路和铁路进行，要把火箭运到内陆的发射场，一路上免不了要跋山涉水过隧道。但是，隧道大小是有限的。3.35米，是几大内陆发射场的火箭直径上限。

▲内陆发射场火箭直径受限

海边的发射场可以依靠船运解决运输问题，现在航行在大洋之上的货轮，已经达到了20万吨级别，找一条能够运送大型火箭的船，可以说很轻松。

▲海运可以运输更大的火箭

而且，越靠近赤道的地方，越有利于火箭发射。低纬度地球自转的线速度较大，这意味着火箭更容易达到7.9公里/秒的第一宇宙速度，也能省下许多燃料。这对于重量分毫必究的火箭来说，实在太重要了。

少装一点燃料，就可以多装一点载荷，在商业航天中，就是一大笔收入。这也是海南国际商业航天港落户文昌的重要原因。

▲文昌商业航天港的发射场

而相比于其他几处卫星发射基地，海南更适合人们来此旅游。在沙滩之上，吹着海风，来只文昌鸡，看一支火箭腾空而起，无疑是身体和精神上的双重享受。

▲吹着海风看火箭发射

而发射场在海边还有意想不到的好处——可以避免残骸砸到人。目前的多级火箭依然遵循齐奥尔科夫斯基的构想，在发射升空时会逐级抛弃。尽管砸到人的概率并不大，此前也不是没有。

火箭就位，相机就位，文昌鸡就位，准备发射！

▲火箭发射

“5、4、3、2、1！”

火箭发射时的灿烂，也就是几分钟的事。但发射火箭前的准备工作，却是分外漫长。

目前在文昌发射的长征五号、七号火箭都是液态火箭，其燃料在室温下容易挥发，往往需要补充燃料，直至发射前。

我们会看到有些火箭发射前“冒白烟”，就与这有关。

▲火箭在发射架上冒白烟

现在常用的液态燃料是液氢液氧和煤油，这也是目前较为清洁的燃料。过去，由于液氢液氧的储备难度较大，液态火箭多选用偏二甲肼（C₂H₈N₂），燃烧后会产生许多氮氧化物，故有“毒发”之称。煤油还比偏二甲肼便宜的多。

在长征七号上，由于煤油的使用，火焰相较于其他火箭会更长一些。

▲长征七号

也有火箭使用固体燃料，这样可以提前将燃料储备好，也减少了现场加注燃料的成本。有趣的是，固体火箭使用的许多种燃料，我们都多多少少见过：化学课上燃烧时光芒刺目的铝、镁，还有火药，甚至还有石蜡油！

不同的发射任务，也存在不同的发射窗口。如果没有特定轨道要求，那么几时发射都无妨。但出于观测方便的需要，一般会在清晨和傍晚。

▲夜间发射便于观察

如果发射项目需要与航天器对接，则需要对二者的轨道进行复杂的计算，还要考虑日照和太空垃圾等一系列要素。这也是许多航天爱好者在官方公布前就能准确预测某些发射时间的原因。排除掉种种影响发射的因素后，确实没剩下几个发射窗口。

时间确定后，准备发射！

这就到我们熟悉的倒计时环节了。早在火箭发明前，儒勒凡尔纳的《从地球到月球》中就已有发射倒计时的环节。不过，书中是用一门超级大炮把人送向月球的。

如果你留意世界各国的火箭发射，会发现中国火箭往往在倒计时结束后会间隔数秒后才起飞，而美国火箭倒计时后即起飞。这是因为，中国火箭的倒计时为点火时间（即点燃燃料时刻），而美国倒计时是起飞倒计时。

当火箭点火后，我们能看到许多白烟，这并非燃料泄漏，而是发射时向火箭周边喷洒了大量的水用来降温。

▲点火瞬间，冒出大量白烟

如果你的眼神好使，会发现点火瞬间有一道绿光——这其实是点火药硼酸三乙酯的焰色反应。

此刻，火箭已经喷着蓝白色的尾焰升空，煤油（或液氧）的正在剧烈燃烧。倘若用长焦镜头拍摄，可以看到火焰的菱形结构。这就是马赫环，超音速推进中的一种特有现象。

▲火箭喷着蓝白色的尾焰

一堆碎片掉了下来。不必担心，这是给火箭内液态燃料保温的泡沫层。

一般发射升空10秒后，火箭便开始转向。之后，喷出的水汽会在高空凝结，形成一道轨迹。

▲火箭转向，飞行形成的轨迹

约150秒后，已经耗尽燃料的助推器被抛弃，它们将落入大海，不会砸到某处的房屋。长征五号光助推器的直径便已达到3.35米，和此前火箭最大限制直径齐平。（知道为什么建在海边了吧！）

约210秒时，火箭已经到达了距离地面100km处的卡门线，这里是太空和大气的边界。包裹着载荷的整流罩脱落。如果手速可以，在地面也能拍下这一过程。

这之后的火箭，就只能依靠望远镜来找了。从正式开演到地面亲眼观看结束，这场好戏不过几分钟。

▲火箭发射后的现场

是什么，让大家如此激动？

▲火箭承载的是我们的航天梦

1970年，赞比亚教会的修女Mary Jucunda给NASA写了一封信，问了一个至今仍有许多人问的问题：

航天花了这么多钱，为什么不去资助穷人/山区/....?

NASA工程师的回信末尾写道：

“太空探索不仅仅给人类提供一面审视自己的镜子，它还能给我们带来全新的技术，全新的挑战和进取精神，以及面对严峻现实问题时依然乐观自信的心态。我相信，人类从宇宙中学到的，充分印证了那句名言：‘我忧心忡忡地看待未来，但仍满怀美好的希望。’”

封面：秦英健-《天宇-追箭者联盟》

文章来源于地球知识局，作者林间草木声

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来源：报人刘亚东A

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