谷神星一号火箭为什么是黑色的?外壳用了一种你我都见过的新材料

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近日我国航天领域又传来好消息:11月7日15时12分,谷神星一号运载火箭在我国酒泉卫星发射中心成功首飞,并顺利将天启星座十一星送入预定轨道。

谷神星一号火箭为什么是黑色的?外壳用了一种你我都见过的新材料

在看到新闻时很多网友都注意到一个细节:这次的火箭通体是黑色的,为什么和我们通常见到火箭的白色外观不一样呢?

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图:"谷神星一号"除了红、白色的国旗、文字外,火箭通体黑色

谷神星一号火箭为什么是黑色的?外壳用了一种你我都见过的新材料

图:通常我们见到的火箭都是这样的:清一色白色的外表面

根据官方给出的各方信息线索来综合分析,此次火箭采用黑色外观的原因很简单:火箭外壳使用了新型碳纤维材料!

谷神星一号火箭为什么是黑色的?外壳用了一种你我都见过的新材料

图:这是几年前的2017年5月,新西兰研发的商业火箭"电子"火箭,我们可以看到火箭外壳也是黑色的,研发方公布的原因是一样的:外壳采用了碳纤维新材料。

那么为什么采用碳纤维材料?说到这里应该大多数科技控网友们都已经秒懂了:重量轻、强度大!根据官方公布的数据,碳纤维材料只有传统火箭金属材料的百分之六十,也就是一半多一点,强度却一样,甚至更高。作为商业卫星,自然追求用最小的成本实现利益的最大化。新西兰的这种"电子"商业卫星为了节约成本,采用了一种"航模"级的发动机便能将火箭发射升空,这其中采用了新材料减重功不可没。

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图:新西兰"电子"火箭的"卢瑟福"液氧煤油发动机和它的发明人贝克,这个发动机不但体积小,据说主要部分还是3D打印的,生产容易,周期短,十分利于商业运营(批量赚钱)。当然了,能用这么小的发动机把火箭打上天还是因为火箭的重量轻。

那么为什么其它的火箭要刷成白色——为了隔温

那么为什么其它传统火箭都是白色的呢?因为最常见的火箭出于成本、安全以及技术考虑都是液体燃料,液体燃料对温度十分敏感,而白色是隔绝外部温度的最佳颜色(也是就不吸热),所以我们看到的其它传统火箭都刷成白色。而这次"谷神星一号"和新西兰的"电子"火箭一样是以固体燃料为主(有小部分液体燃料但占比很小),对温度不敏感,因此对隔温基本没有需求。

既然对隔温基本没有需求或需求不大的话,颜料本身的重量便是个问题了。我们知道火箭上寸土寸金,每一克重量都是宝贵的。

我们以美国的航天飞机举例。这就是为何火箭最初还刷成白色,后续则"本色演出",直接用材料本身颜色的原因:把省下的重量用在更需要的地方了。

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图:美国航天飞机那个巨大的燃料箱最早的两次发射为了好看便刷成了白色(上图),后续则全部本色"裸奔",原因便是如此。

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图:今后大家要是看到类似图中这样的长征五号火箭就不要惊讶,淡定的和小伙伴们说:设计师抠门,省油漆~

最后:碳纤维是什么?碳纤维为什么是黑色的?

其实碳纤维作为一种前文所说的重量轻、结构强度大的新材料不光用在航天、军事等特殊领域,其早已进入我们生活中的方方面面,只是很多人没有注意到罢了。比如下面这些东西,都是碳纤维材料做的:

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图:碳纤维鱼竿

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图:汽车用的各种碳纤维贴膜

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图:碳纤维自行车,骑友们知道一般来说价格和性能一样感人

我们应该都注意到到了各种碳纤维材料产品都有个共同点:黑色的。至于原因嘛出身文科的小编引用教科书里的解释:碳纤维是由有机纤维经碳化及石墨化处理而得到的微晶石墨材料,它的结构与石墨类似,所以碳纤维都是黑的。

翻译成大家好理解的话:碳纤维本来就是黑色的。

总结

"谷神星一号"是我国在商业卫星运营领域的一次大胆尝试,既然是商业模式当然是要尽量减小成本,扩大收益,因此外壳便没有上色,露出了材料的本色:黑色。

此外呢,除了节省重量外,有部分网友也提到使用黑色的另一个好处:造型挺酷!

——也对哈!既省钱又好看,何乐不为。

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