摄影师捕捉到战神1-X火箭突破音障瞬间【转帖】

闲人

战神突破音障
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  L9 R/ |% a! i4 O3 j5 A2000年亚特兰蒂斯号航天飞机升空时突破音障瞬间
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% C+ O; `) R7 n0 [, I( _% i' Y4 J1969年，土星5号升空飞往月球突破音障瞬间


北京时间28日23时30分，发射数度推迟的美国宇航局“战神I-X”火箭终于从肯尼迪航天中心发射台点火升空。在强大的推力作用下，腾空而起“战神1-X”火箭速度很快就超过了音速，而摄影师也捕捉到“战神1-X”火箭突破音障的瞬间。火箭上部仿佛套上了一个样子怪怪的罩子。在美国宇航局“战神1-X”火箭发射录像中也能清楚地看到这一现象。
其实这个样子怪怪的罩子是一个蒸汽锥，类似于人造云。当纤细修长的“战神1-X”火箭速度达到1马赫，突破音障时就产生了这种现象。音障是一种物理现象，当物体(通常是航空器)的速度接近音速时，将会逐渐追上自己发出的声波。声波叠合累积的结果，会造成震波(Shock Wave)的产生，进而对飞行器的加速产生障碍，而这种因为音速造成提升速度的障碍称为音障。
+ e& G# R3 _% t1 N# r摄影师斯科特-安德鲁斯在“战神1-X”火箭点火升空39秒钟后，捕捉到火箭突破音障瞬间的照片。由于在物体的速度快要接近音速时，周边的空气受到声波叠合而呈现非常高压的状态，因此一旦物体穿越音障后，周围压力将会陡降。空气中的水蒸气，因压力陡降所造成的瞬间低温可能会让气温低于它的露点温度，使得水汽凝结变成微小的水珠，肉眼看来就像是云雾般的状态。但由于这个低压带会随着空气离机身的距离增加而恢复到常压，因此整体看来形状像是一个以物体为中心轴、向四周均匀扩散的圆锥状云团。
这一现象并没有得到很好地研究，而且这一现象的成因还有争论。不过在喷气式飞机和航天器突破音障时一般都能观测到，比如美国宇航局的航天飞机或者巨大的土星5号火箭发射升空时。蒸汽锥又被称为“冲击项圈”。科学家认为这一现象的产生和普朗特-格劳尔奇点效应有关。不过航天器或飞机突破音障时不一定会发生这种现象，还同空气湿度有关。
当1969年美国宇航局用高达110米的土星5号火箭运载阿波罗11号飞船实施首次载人登月行动时，摄影师也拍摄到土星5号火箭被套上了“冲击项圈”。美国宇航局摄像机还不时捕捉到这一现象，比如在2000年亚特兰蒂斯号航天飞机执行STS-106航天任务时。
战神1-X”火箭是为了代替航天飞机而开发的新一代载人火箭“战神I(Ares I)”的实验火箭。火箭重约810吨，全长近100米。它是继上世纪六七十年代“土星5号”型大型登月火箭后登上肯尼迪航天中心发射台的最大运载火箭。“战神I—X”通体白色，分两级，上粗下细，宇航员舱和试飞载具位于顶部。“战神1-X”第一级为一个单体4级可再度使用固体燃料火箭推进器，而“战神I”第一级采用5级推进器，动力更大。由于这次发射旨在收集数据，“战神I—X”第二级推进器只相当于一个“空壳”，火箭不进入外空轨道。但经工程人员处理，火箭第二级重量和飞行轨道将与“战神I”相似，因此可以模拟“战神I”将来正式发射时进入近地轨道前的状况。
" M' p! c" K. _! W6 k8 {# O9 W8 V火箭升空时最大速度可达4.7倍音速，发射两分钟后，第一级推进器分离并借助降落伞落至海中以供回收。火箭第一级将会在降落伞的作用下减速，最终落入大西洋中，被回收船收回。而火箭第二级将会在更远的海域落水，美国宇航局不会对其进行回收。
& y+ f( ?% @' i1 a! ~7 ?# ?/ E任务经理表示，试射是为了检验战神I号火箭的可行性。美国宇航局用战神I号火箭和“奥赖恩”载人航天器取代航天飞机并在2020年前重返月球的计划正在受到白宫独立委员会审查。