10月23日18时15分,太原卫星发射中心,长征六号改运载火箭托举遥感五十号03星升空。几分钟后,北京、山西、山东、河北、内蒙古多地网友抬头一看:夜幕上“游”着一只发着淡白柔光的巨型“水母”。这不是UFO,也不是后期特效——它是火箭自己写下的“飞行日志”:火箭云,也叫“暮光效应”或“太空水母”。

一、它不是“云”,是火箭的排气尾迹
日常说的云,是大气里水汽自己凝结;火箭云的物质本体,来自发动机喷管。
长征六号改芯级用液氧煤油发动机,还捆绑四枚固体助推器。一级两台发动机单台推力约120吨,二级一台约18吨。点火后,液氧与煤油剧烈燃烧,喷出接近3000℃的高温气体——主要是水蒸气、二氧化碳,还有少量氮氧化物和未燃尽的碳颗粒。

火箭往上走,环境越来越“极端”:高度上升,外界温度一路跌到约零下90℃,气压持续降低,尾流相当于从“水管”一下子进到近乎真空。高温水汽来不及慢慢变雨,直接凝华成极细的冰晶,燃气羽流迅速膨胀,摊成扁而宽的一片。地面看过去,就像冬天哈出一口白气,只是这一口,哈到了几十到上百公里高的太空边缘。
二、为什么偏偏像“水母”,又偏偏会发光

单有尾迹还不够,得有太阳“打光”。
火箭云只在日出前或日落后约半小时的窗口出现:这时候地面已经暗了,但高空还在阳光照射范围内。尾迹里的冰晶和碳颗粒被阳光自上而下照亮,散射回地面,于是出现半透明、泛蓝泛白的柔光。
形状像水母,则是因为喷流在低气压下大幅扩张,尾迹展开角能超过90°,像伞、像裙摆、像水母头;观测者在地面的视角差,导致我们看到的同一条“光痕”的不同截面,所以有人拍到水母,有人拍到触须,有人拍到“心电图”。
三、不是每次发射都有

几个重要因素限制了航天爱好者们拍到完整的“水母”靓照。首先发射和拍摄的窗口要对,必须卡在晨昏时段,其次,高空环境要稳,没有强风把火箭尾迹吹散,并且拍摄角度的航线上方没有厚云遮挡。
四、好看之外,它还是“工程数据”

火箭云不只是浪漫——
尾迹的走向、扩散速度、断裂位置,和火箭的姿态、分离动作、残骸下落轨迹是绑定的。地面观测者拍下的连续画面,反过来能辅助判断发动机工作是否正常、各级分离前后羽流是否对称、残骸大致落在什么方向。
换句话说,网友镜头里那张“朋友圈神图”,放到工程师手里,就是一条带时间戳的飞行记录。
火箭云从出现到消散,通常只有十几分钟。所以,如果你也曾恰好目睹这一幕,欢迎把照片或视频发到评论区,和我们分享属于航天的硬核浪漫吧!
来源:中国的航天微信公众号