今天小編分享的科學經驗：剛剛，海南又出現馬赫環了！，歡迎閱讀。
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NO.2617- 鵲橋二号出發
文字：林間草木聲
校稿：朝乾 / 編輯：養樂多
今天早晨，長征八号遙三運載火箭承載着鵲橋二号中繼星發射升空。
鵲橋二号作為探月工程四期的 " 關鍵一環 "，将為嫦娥四号、嫦娥六号等任務提供地球和月球間的中繼通信。探測器如果在月球背面着陸，就需要中繼星維持它與地球控制中心的通信。
發射地點位于海南文昌發射場。現如今，前往文昌 " 追火箭 "，在椰風海韻中感受中國航天的星辰大海，已經成為海南旅遊的新風尚。我們特此準備了一份觀看指南。
▲遠看火箭發射
每到發射的日子，文昌當地的酒店往往一房難求。樓頂，海灘、居民樓的陽台、農家樂田地中，都長出了津津有味觀看發射的人們。
▲仰頭或焦急的觀眾
▲主演便是——火箭
海南文昌發射場位于文昌市龍樓鎮，是我國幾座火箭發射基地中唯一位于海邊的，也是最為年輕、最靠南的一座。
▲文昌發射場
此前建設的幾座火箭發射場都深處内陸，這主要是基于保密和軍事任務的需要。但随着火箭越造越大，出現了十分尴尬的情況——運不了。
▲酒泉航天發射中心
中國以往的火箭運輸依靠公路和鐵路進行，要把火箭運到内陸的發射場，一路上免不了要跋山涉水過隧道。但是，隧道大小是有限的。3.35 米，是幾大内陸發射場的火箭直徑上限。
▲内陸發射場火箭直徑受限
海邊的發射場可以依靠船運解決運輸問題，現在航行在大洋之上的貨輪，已經達到了 20 萬噸級别，找一條能夠運送大型火箭的船，可以說很輕松。
▲海運可以運輸更大的火箭
而且，越靠近赤道的地方，越有利于火箭發射。低緯度地球自轉的線速度較大，這意味着火箭更容易達到 7.9 公裡 / 秒的第一宇宙速度，也能剩下許多燃料。這對于重量分毫必究的火箭來說，是在太重要了。
少裝一點燃料，就可以多裝一點載荷，在商業航天中，就是一大筆收入。這也是海南國際商業航天港落戶文昌的重要原因。
▲文昌商業航天港的發射場
而相比于其他幾處衛星發射基地，海南更适合人們來此旅遊。在沙灘之上，吹着海風，來只文昌雞，看一支火箭騰空而起，無疑是身體和精神上的雙重享受。
▲吹着海風看火箭發射
而發射場在海邊還有意想不到的好處——可以避免殘骸砸到人。目前的多級火箭依然遵循齊奧爾科夫斯基的構想，在發射升空時會逐級抛棄。盡管砸到人的概率并不大，此前也不是沒有。
火箭就位，相機就位，文昌雞就位，準備發射！
▲火箭發射
"5、4、3、2、1！"
火箭發射時的燦爛，也就是幾分鍾的事。但發射火箭前的準備工作，卻是分外漫長。
目前在文昌發射的長征五号、七号火箭都是液态火箭，其燃料在室溫下容易揮發，往往需要補充燃料，直至發射前。
我們會看到有些火箭發射前 " 冒白煙 "，就與這有關。
▲火箭在發射架上冒白煙
現在常用的液态燃料是液氫液氧和煤油，這也是目前較為清潔的燃料。過去，由于液氫液氧的儲備難度較大，液态火箭多選用偏二甲肼（N2H4），燃燒後會產生許多氮氧化物，故有 " 毒發 " 之稱。煤油還比偏二甲肼便宜的多。
在長征七号上，由于煤油的使用，火焰相較于其他火箭會更長一些。
▲長征七号
也有火箭使用固體燃料，這樣可以提前将燃料儲備好，也減少了現場加注燃料的成本。有趣的是，固體火箭使用的許多種燃料，我們都多多少少見過：化學課上燃燒時光芒刺目的鋁、鎂，還有火藥，甚至還有石蠟油！
不同的發射任務，也存在不同的發射視窗。如果沒有特定軌道要求，那麼幾時發射都無妨。但出于觀測方便的需要，一般會在清晨和傍晚。
▲夜間發射便于觀察
如果發射項目需要與航天器對接，則需要對二者的軌道進行復雜的計算，還要考慮日照和太空垃圾等一系列要素。這也是許多航天愛好者在官方公布前就能準确預測某些發射時間的原因。排除掉種種影響發射的因素後，确實沒剩下幾個發生視窗。
時間确定後，準備發射！
這就到我們熟悉的倒計時環節了。早在火箭發明前，儒勒凡爾納的《從地球到月球》中就已有發射倒計時的環節。不過，書中是用一門超級大炮把人送向月球的。
如果你留意世界各國的火箭發射，會發現中國火箭往往在倒計時結束後會間隔數秒後才起飛，而美國火箭倒計時後即起飛。這是因為，中國火箭的倒計時為點火時間（即點燃燃料時刻），而美國倒計時是起飛倒計時。
當火箭點火後，我們能看到許多白煙，這并非燃料洩露，而是發射時向火箭周邊噴灑了大量的水用來降溫。
▲點火瞬間，冒出大量白煙
如果你的眼神好使，會發現點火瞬間有一道綠光——這其實是點火藥硼酸三乙酯的焰色反應。
此刻，火箭已經噴着藍白色的尾焰升空，煤油（或液氧）的正在劇烈燃燒。倘若用長焦鏡頭拍攝，可以看到火焰的菱形結構。這就是馬赫環，超音速推進中的一種特有現象。
▲火箭噴着藍白色的尾焰
一堆碎片掉了下來。不必擔心，這是給火箭内液态燃料保溫的泡沫層。
一般發射升空 10 秒後，火箭便開始轉向。之後，噴出的水汽會在高空凝結，形成一道軌迹。
▲火箭轉向，飛行形成的軌迹
約 150 秒後，已經耗盡燃料的助推器被抛棄，它們将落入大海，不會砸到某處的房屋。長征五号光助推器的半徑便已達到 3.35 米，和此前火箭最大限制直徑齊平。（知道為什麼建在海邊了吧！）
約 210 秒時，火箭已經到達了距離地面 100km 處的卡門線，這裡是太空和大氣的邊界。包裹着載荷的整流罩脫落。如果手速可以，在地面也能拍下這一過程。
這之後的火箭，就只能依靠望遠鏡來找了。從正式開演到地面親眼觀看結束，這場好戲不過幾分鍾。
▲火箭發射後的現場
是什麼，讓大家如此激動？
▲火箭承載的是我們的航天夢
1970 年，尚比亞教會的修女 Mary Jucunda 給 NASA 寫了一封信，問了一個至今仍有許多人問的問題：
航天花了這麼多錢，為什麼不去資助窮人 / 山區 /....?
NASA 工程師的回信末尾寫道：
" 太空探索不僅僅給人類提供一面審視自己的鏡子，它還能給我們帶來全新的技術，全新的挑戰和進取精神，以及面對嚴峻現實問題時依然樂觀自信的心态。我相信，人類從宇宙中學到的，充分印證了那句名言：‘我憂心忡忡地看待未來，但仍滿懷美好的希望。’ "
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封面：秦英健 -《天宇 - 追箭者聯盟》
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