火箭尾部的夸张水雾是什么？1分钟烧光4000吨，除了降温别有大用

欧盟的阿丽亚娜5号火箭，曾经因为一个数据储存空间由64位简化到16位，在发射的瞬间就凌空爆炸。可见，火箭发射之难，对精准度的要求之高，一个微小的误差就会导致失败，造成数以亿计的损失。

甚至在发射过程中，火箭尾部冒出的大量白雾，其实也是经过精密的“算计”的。它们是地面发射塔喷出的大量的水汽化遇冷形成的水雾。短短一分钟左右，就要耗费4000吨水。为什么不得不耗费那么多的水？如果没有这些水，火箭的发射会变得怎样？

火箭发射：大流量降温、降噪系统

普通的飞机想要完成一次飞行，都需要耗费大量的燃料。所以，火箭想要成功发射，就需要更多的燃料才可以摆脱地心引力，比如，阿波罗登月时火箭总重3000吨左右，这里面光燃料就有2730吨。

可想而知，这些燃料会在点火的一瞬间，产生巨大的能量。地面发射中心需要面对的问题，首当其冲的就是：如何避免火箭发射时，高温损害地面设施与危及人员安全？

这里就要提到火箭的大流量降温降噪系统了，它首先是利用了液态水在汽化过程中吸热的原理，运用发射台短时间内喷射出大量的水，实现快速、安全降温的效果。

我国自主研发的大流量喷水降温降噪系统，具体运作的过程分为两部分。首先，第一层喷水装置位于发射平台之上，在发射前给火箭喷射5厘米厚的水作为保护层；

其次，第二层喷水装置位于发射平台的两侧，它们是在火箭上升5米后开始喷水降温散热。通过这种多级组合的方式，确保一次喷水量可以达到发射降温的要求。

可能有些人会产生一个疑问：发射一次用数千吨的水，会不会有点太浪费了？

那就让我们看一下发射时数据，火箭喷射的温度最高可以到3300℃。在科学领域，熔点高于1650℃的金属就属于难熔金属了，而常见的难熔金属熔点大多低于3300℃。因此，火箭发射时单单出于降温的考量，就需要这么多的水来保障安全。

经过科学设计的系统，这种喷水降温的效果也是极为显著的：发射台中心的降温幅度就可以降到1000℃左右。

当然，这些水不仅可以降温，还在降噪方面发挥着不可替代的作用。

火箭在发射的时候，经过科学家的计算，它产生的噪音高达220分贝，单纯看到这个数字，可能给人的感受不够直接。那就举个例子，1吨TNT在250英尺外爆炸产生的声音是175.8分贝。

根据研究声音一旦超过140分贝，就会引起永久性的听力受损。而且，声音的单位分贝并不是线性增长，而是呈指数增长。简言之，就是增加10分贝，声音就要比原来响亮10倍。

所以，火箭发射的时候，产生的噪音是巨大的，不进行降噪的话，它不仅仅会引导致宇航员听力丧失，更会直接击碎周边的设施、导致相关人员丧命。

那么，为了解决降噪这个棘手的问题，科学家依旧选择了喷水的方式。它的原理也很简单，就是通过空中的水分子吸收发射时音波的能量，从而将空气的震动转化为水分子的热运动，达到降噪的效果。

很显然，这种方式同时可以实现降温降噪，可谓是一举两得。这也体现了大流量降温降噪系统独特的优越性：既控制了成本，又提高了效率。因此，这种系统在国际火箭发射中，应用比较广泛。

而且，喷水降噪技术一直在不断地提升，比如美国就为SLS火箭研发了新一代噪声抑制系统，简单来说就是可以将1700吨水喷射到30的高空之中，进行火箭发射的降噪处理。

要知道，造成过严重伤亡的印尼海啸高度也是几十米，所以大量的水喷射到这种高度是极为壮观的。

火箭发射：其他的降温降噪方式

火箭发射运用了多种多样的技术，通过各种方式来完善火箭发射的过程。因此，降温降噪的实现，也不是完全依靠喷水降温降噪系统。

火箭不同的部位，有不同的降温降噪方式。就拿火箭发动机来举例，它的主燃气室里气温最高可以达到3226.85℃，必须要进行降温，否则火箭发射到一半发动机坏了，那可就前功尽弃了。

火箭发动机降温的技术叫做喷管冷却技术，主要通过烧蚀冷却、再生冷却、薄膜冷却这三种方式来实现降温。

烧蚀冷却，就是通过喷管表层材料烧蚀脱落带走热量，实现降温。这种表层材料，一般为熔点很高的碳复合材料。它优缺点也很明显，优点是它的稳定性比较好，缺点是往往只能用一次、且不能提前进行满推力实验。

值得一提的是，烧蚀材料脱落时容易混入火箭的尾焰之中，给火箭尾焰增添了另一种色彩。

再生冷却，它主要是采用低温燃料来散热。简单来说，就是让零下几百度的燃料经过发动机的喷管。这个过程中，低温燃料不仅带走了发动机的热量，还实现了提高自身温度的作用，为下一步进入燃气室燃烧奠定了基础。

薄膜冷却的原理是通过隔热，从而降低发动机的温度。就是借助流体薄膜，将燃料燃烧的气体与发动机内壁隔开，阻碍它们之间的热传递，避免发动机过热。

有一个大家比较熟悉的国家俄罗斯，它就没有使用大流量降温降噪系统。

这并不是因为俄罗斯的科学家看不上这种技术，而是俄罗斯发射中心的气候条件不允许。以拜科努尔航天发射场为例，试想一下，全年的平均气温在-12.2℃，水还没喷出来就结冰了。

所以，俄罗斯不得不另辟蹊径。那里的科学家选择在发射平台下方挖一个大洞，制作了一个尾焰导流槽，将火箭发射喷出的火焰导流出去，避免损毁火箭与地面设施。

其次，平台下方还安装一个特殊的斜面将噪声反弹，避免火箭因此受到损害。它的原理，就比较类似于主动降噪技术，都是借助相反的声波实现“相消干涉”，从而实现降噪。

除了火箭外部、火箭零部件之间的降噪，太空舱内的降噪也至关重要。正因如此，我国研究人员自主开发了“亥姆霍兹共鸣器”。它外观看起来是圆柱形，顶端是漏斗形可以吸收噪音，借助共鸣器内部的空气振动，实现吸音降噪的作用。

在我国自主设计的航天火箭内，安装着大大小小的“亥姆霍兹共鸣器”，它们经过了精密的计算与设计，可以在不给火箭增加过多负担的前提下，实现最佳的降噪效果。

根据实验检测，单个“亥姆霍兹共鸣器”可以降噪5.5分贝，达到了国际顶尖水平，航空舱内的几十个共鸣器可以有效降低噪音，保护我国航天员的健康与保障精密仪器的正常运转。

与之对应的是国外航空舱内噪声过大，俄罗斯科学院的一位医生在报告中，提到了俄罗斯‘星辰’舱的声音水平超过正常值，同时发现美国“和谐”号节点舱内也出现了类似的情况。超过正常值的噪音水平会危害宇航员的健康，使他们的听力受损。

有话说：“一个民族有一些关注星空的人，他们才有希望；一个民族只是关心脚下的事情，那是没有未来的。”

人类对于太空的探索是永无止境的，这不仅是人类旺盛的求知欲的体现，更是人类不断发展、进步的重要原因。

通过火箭发射的降温降噪方式，我们可以看到我国的航空航天技术在不断的发展、进步。越来越多优秀的科技人员参与到其中，相信不远的未来，我国的航空事业会迈上新的阶梯，宇航员也会拥有更安全、安静的航空体验。