从火箭上掉下一堆堆冰是什么原理？2020年各国航天统计情况

2020年是一个航天大年，各国都发射了不少重要的航天火箭，对于我国更是如此，随着嫦娥五号任务的顺利完成，我国的“长征八号”火箭也是首飞成功了。

2020年中国发射情况总发射次数38次，包含有1次“长征八号”火箭的首发，38次成功34次，失败4次，成功率高达89.47%。目前我国实现了新一代载人飞船试验船、天问一号火星探测器、高分十四号卫星、嫦娥五号等重大的航空成果，标志着我国的航空科技进入了世界前沿。

而美国今年的发射次数为42次，目前居全球第一，今年预计还有3次发射活动。成功率高达92.9%，42次成功39次，失败3次。

美国火星任务

他们主要是为了进行环日探测、高频通讯卫星、载人龙飞船、毅力号火星探测器等等的研究。目前美国已经基本恢复载人航天能力。马斯克的“猎鹰9号”火箭也实现七次重复使用，最近的SN08星际飞船也是首飞，虽然降落过程失败爆炸了，但是SpaceX的一系列商业计划，不容小视。

那么今天，主要是谈谈为什么火箭发射直播过程中，会有许多物体从中掉落。

那么发动前几秒钟的为什么会泄气？

其实我们在图片中看到的不是烟雾，而是由于周围的热空气使极冷的液体推进剂从火箭中蒸发出来。我们知道氧气的沸点为-183°C，因此该成分需要储存在远低于环境温度的位置。一旦装载到火箭上，它立即开始沸腾。如果允许的话，气态氧气将继续提高其储罐中的压力，直到储罐爆炸。为了防止这种情况的发生，火箭的设计者有意添加了安全阀以使蒸气逸出。

这种氧气是看不见的，但仍然很冷。实际上，它足够冷，足以使水蒸气从周围的空气中凝结。因此照片中的云是由冷氧气离开氧化罐产生的水滴组成的。

正如大多时候看到的一样，在大多数情况下，直到升空前不久，都会向油箱中添加其他燃料或氧化剂。为了使发动机达到最大推力，或者发动前几分钟甚至几小时会出现排气现象，然而一旦加燃料就必须进行发动。

对于装有低温燃料（如液态氧或液态氢）的火箭，它们都在远低于零的温度下就会沸腾，而且由于储罐不是完全绝缘的，因此实际上确实存在部分液态燃料的沸腾。

猎鹰9上装载的推进剂

但对于使用了其他燃料的火箭，比如使用肼和四氧化二氮之类的可存储燃料的火箭，那么不会像那样那样泄气，因为这些物质在室温下自然是液态的，因此它们不会立马就蒸发掉。所以在一些火箭的发射上，我们也看不到这些现象。

那么发射后下落的物体都是什么

其实大部分掉落的物体都是冰，下落的物料通常是来自未隔热的部分的冰。而在一些国家的发射器上，有巨大的砖块或类似瓷砖样子的物体掉落。很可能是它们是设计成易于脱落的泡沫保温板。

上面已经说到了，大多数火箭上都有大量的液态氧供应，有些火箭还含有其他非常冷的液体（氢，甲烷，甚至煤油）。当它们被放置到在发射台上的油箱时，空气中的水汽凝结在火箭的外部，并结冰。所以我们经常会在火箭外面看到白霜的堆积。

当火箭发动机点火时，会产生大量的振动和噪音（这实际上是空气中的振动），从而使冰霜的堆积散落到火箭的侧面，从而形成掉落大量不明物体，其实都是冰。

大多数情况，这些掉落的冰不会影响火箭的正常运行。

这是SN08星际飞船原型机在首飞的截图，我们可以看到两条白色的霜带，一个在两个较低的鳍之间，另一个在火箭的中部。这些对应于超冷的液化甲烷和氧气罐。虽然SN08最后降落失败了，但是SN09已经在加急制造实验中了。

但是在航天飞机上，情况并非如此，因为冰可能会掉落并撞击轨道飞行器的机翼或机尾。

因此，在这种情况下，所以他们在巨大的外部燃油箱上喷涂了泡沫绝缘材料，以防止结冰，因为掉落的冰块可能会撞到重要的东西。

令人遗憾的是，泡沫绝缘材料本身有时会在振动下掉落，并且其中的一部分绝缘材料击中了机翼的前缘，这是当年哥伦比亚航天飞机失事的原因。

解决这一问题一般是在最后加入燃料，这样可以最大程度地减少积冰的时间，但这确实意味着，如果启动板“保持”的时间超过几分钟，那么他们就必须再次抽出所有燃料并等待结霜在他们再次尝试之前融化。

印度发布的PSLV，掉落大量泡沫物体

最后

让我们来看看2020年航天发射的统计情况吧。

从表中看，美国和SpaceX在这一方面确实领先世界很多，希望我们能够继续努力，毕竟科研非一朝一夕的事情。