有趣的科普,是火箭把航天飞机“背”上去的吗?

有趣的科普,是火箭把航天飞机“背”上去的吗?

美国航天飞机发射时,其两边的助推火箭喷出长长的火龙,气势磅礴,而航天飞机本身,却没喷出火焰,所以,航天飞机是被火箭运上去的,Yes or No?请参与下面的调查。

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确实,很多人在观看航天飞机发射时,最壮观的场面,恐怕莫过于两台助推火箭喷出的长长火舌了,而航天飞机的“屁股”,它是如此的冷静,那么的一声不响。这难免让很多人产生误会,航天飞机之所以能上天,全是两台助推火箭的功劳。

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但是,这是错误的。

升空时,航天飞机尾部的三台发动机也在提供强大的推力。

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图为航天飞机尾部的三台发动机,简称主发动机。

可是不对呀,既然提供动力,为啥航天飞机尾部的三个发动机看不到熊熊火焰?

答案是,这是因为你没有仔细看,不信咱们再来看一遍:

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瞧,航天飞机尾部有三根“小蜡烛”似的火焰。

哦,原来如此,是因为那三根“小蜡烛”实在是太微弱了,所以被助推火箭强大的火焰盖住了,就像太阳盖住了月亮,皓月盖住了星星。这么说来,升空时,航天飞机多多少少还是能提供一点儿帮助的嘛。你可别小看,航天飞机的三台发动机推力并不小,在真空最大能提供684吨的推力呢。

684吨推力,这还真不小,但是它的火焰为何那么弱?这是因为,主发动机非常先进,而且极其环保,百分百不产生有毒气体,因为它用的燃料是液氢和液氧,一燃烧,就是透明的水蒸气了,所以,你没有看到很浓烈的火焰。

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航天飞机主发动机试车时,中间部分是透明的,若没有底部的白色火焰,我们甚至都不知道其在试车。

那么问题来了,既然航天飞机的主动发动机从升空开始就一直在工作,那么想必,其需要的燃料一定很巨大,猜对了,看到中间那根巨大的铁锈色家伙没?就是这个,学名叫航天飞机燃料外储箱。

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航天飞机燃料外储箱,用来储存液氢液氧推进剂,它是航天飞机上最大的一个部件,也是迄今为止世界上最大的推进剂储箱,长46.9 m,直径8.4 m,空重26.56吨,最多能装735吨燃料。

前几次发射时,外储箱本来是漆成白色的,白白的,真的很纯洁。但是后来,洛克希德·马丁公司为了减少麻烦,主要是为了减轻重量,所以就懒得上色了,就这么让它裸着,这一裸,就减少了272千克的重量,相当于少带一头544斤的大肥猪上天,要知道,航天飞机每运送1公斤有效载荷上天的成本是11600美元!要我说,这裸得可真值!说到这里,我们不得不提一下,上世纪70年代,美国航空航天局NASA申请预算时,为了顺利获得拨款,是这样向上面估算费用的:“航天飞机因为可重复使用,所以单位发射费用为每公斤200美元,每次发射总耗资不超过600万美元,任务周期有望达到每周一次。”

可实际上,NASA的最新评估显示,美国航天飞机项目截至2010年底已花费2090亿美元,每年飞行次数不超过9次,加上维护、检修等成本,每次飞行费用最少在15亿美元左右。

嗨,说这些除了让某些国家偷着笑之外,还有什么用?不管怎样,NASA申请预算的能力是值得所有人学习的,难道不是吗?

言归正传,铁锈色的燃料外储箱一直为航天飞机主发动机提供氢氧燃料,提供完了,它就会坠落,但它不是第一个坠落。首先坠落的是两个固体燃料助推火箭:

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助推火箭分离示意图。

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助推火箭预定坠落地点是大海,它也挺先进的,人家自带降落伞,被打捞后还可以多次重复使用,挺牛!每台助推火箭产生的推力是F-1火箭发动机的1.8倍,阿波罗登月计划时,5台F-1作为第一级发动机让“土星五号”火箭升上了天。

接着,航天飞机还要“背”着巨大的燃料外储箱再飞行一段时间,最后,才是这样:

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燃料外储箱分离,它永久的安居地是印度洋,或者太平洋,为了不让它那巨大的形体影响航道,外储箱安息前,已是身首异处。

最后,咱们来总结一下,航天飞机的发射过程是这样的:

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综上所述,美国的航天飞机在发射时,不仅仅是助推火箭提供动力,航天飞机主发动机也在提供动力。

但是……

且慢,这个答案仅仅适用于美国的航天飞机。其他国家的,就不是了,比如前苏联制造的“暴风雪号”航天飞机,虽然它一次也没有载人到过太空,但这真不怪它,因为1988年11月它第一次试飞,到太空游玩时,就采取了极其超前的,“全自动无人驾驶”模式,返回时,虽然当时正吹着17米每秒的侧风,但暴风雪号仅仅比预定向侧边超出3米,以及向前超出10米。

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尺寸对比,左边是美国的航天飞机,右边是暴风雪号。

暴风雪号跟美国的航天飞机外形非常相似,以至于,美国唧唧歪歪了很多很多年,说前苏联的暴风雪号完全抄袭了美国的航天飞机。但是其实,只是外形像而已,因为暴风雪号没有主发动机,升空时,全靠“能源号”火箭把它背到预定轨道。

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