我們都知道,在新聞報(bào)道或是直播里,這一串倒計(jì)時(shí)之后,火箭的尾部就會(huì)噴吐出一團(tuán)巨大的煙霧,托舉箭體在震耳欲聾的轟鳴聲中騰空而起,加速?zèng)_出稠密的大氣層。

更細(xì)心的觀眾還會(huì)發(fā)現(xiàn),火箭噴出的煙霧并不總是一種顏色。仔細(xì)分辨的話,會(huì)有白色、紅色、褐色、彩色等多種顏色之別。同樣是火箭,為什么會(huì)噴出不同顏色的煙霧呢?

在火箭型號(hào)既定的情況下,火箭推力的大小由質(zhì)量流量和排氣速度主導(dǎo),質(zhì)量流量決定“噴出多少物質(zhì)”,排氣速度決定“噴得多快”。而這兩項(xiàng)指標(biāo),又都與推進(jìn)劑,也就是燃料和氧化劑的選擇緊密相關(guān)。

目前,主流的火箭推進(jìn)劑有液體推進(jìn)劑、固體推進(jìn)劑和混合推進(jìn)劑三種。

液體推進(jìn)劑具有燃燒效率高、比沖大的特點(diǎn),能夠?yàn)榛鸺峁┏志脛?dòng)力,固體燃料以結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、儲(chǔ)存方便為特色,但可控性相對(duì)較差,混合推進(jìn)劑則以安全性、可調(diào)性、環(huán)保性見(jiàn)長(zhǎng),但受限于燃燒效率與性能瓶頸。

實(shí)際航天任務(wù)中,會(huì)根據(jù)不同的任務(wù)需求選擇不同的推進(jìn)劑。由于這些推進(jìn)劑的化學(xué)特征存在巨大差異,因而在發(fā)生燃燒反應(yīng)時(shí),也就會(huì)隨之產(chǎn)生不同顏色的火箭尾煙。

傳統(tǒng)肼類燃料,如偏二甲肼/四氧化二氮的組合,燃燒會(huì)分解成紅棕色的二氧化氮?dú)怏w,與空氣中水汽混合形成棕黃色的有毒煙霧。

煤油/液氧燃燒產(chǎn)生二氧化碳,出現(xiàn)黃色火焰,高溫下漸變?yōu)樗{(lán)色;液氫/液氧燃燒產(chǎn)物為水蒸氣,遇冷就會(huì)凝結(jié)成白霧;甲烷/液氧燃燒產(chǎn)生藍(lán)色火焰,混合其他組分形成多色尾焰。

固體燃料中摻有金屬添加劑,這些金屬成分燃燒生成金屬氧化物,反射光線形成不同顏色的火焰,多種顏色疊加甚至?xí)a(chǎn)生彩色的尾煙。

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