美國宇航局的科普配圖是從來沒讓我失望過,作為Artemis計劃的一部分,美國宇航局正準備測試執行登月任務的綜合系統,SLS火箭發射系統只是其中一個測試項目。從地面到軌道的過程中有很多關鍵時刻需要,發射臺點火就是其中一個非常重要的時刻。當SLS火箭發動機開始轟鳴時,會噴出火焰、煙霧和衝擊波,這對整個發射系統的設計來說至關重要,也就是說有火箭,沒有好的發射臺也不行。這張圖為我們展示了SLS發射的廢氣流的可視化圖像,這張圖非常嚴謹,羽流輪廓是由溫度決定的,白色表示高溫,紅色的溫度較低,紫色輪廓突出了發射臺結構的幾何複雜性。
位於加利福尼亞州美國宇航局艾姆斯研究中心的發射升空和飛行器空氣動力學LAVA團隊繪製了這張圖片,利用這些模擬,科學家們可以精確地了解在發射過程中液體和氣體流動過程是如何引起各種波效應的。當火箭發動機快速點火時,會產生第一個波效應,這會產生一系列短暫的超壓波。在那之後,湍急的排氣羽流會產生持續時間更長的聲壓波,這種聲壓波會隨著火箭的上升而持續下去。超壓波和聲壓波都直接通過火箭的排氣孔和移動發射器下方的火焰溝向上傳播,一旦壓力波通過移動發射器,它們繼續向上移動,並沿著火箭向其有效載荷移動。
所以在發射的時候,為了對抗這些超壓和聲壓波,一個水基壓制系統每分鐘向都會向發射場的關鍵位置噴射超過40萬加侖的水。這是為了保護獵戶座飛船及其工作人員和有效載荷不受SLS發射時產生的強大壓力波的影響。發射臺是一個極其複雜和動態的環境,為了數位化地複製模擬發射環境,火箭以及它產生的氣體、液體和衝擊波以及通過抑制系統噴射的水也必須進行精確模擬。只有模擬的足夠準確,才能確保當發射日到來時一切可以順利進行。