为什么火箭发射的颜色有两个阶段？

Answer 1

第一阶段启动涡轮泵，主燃烧室没有点火，未燃烧的燃料从喷管排放出来在喷管外面的空气里不完全燃烧(用发射架上那个喷火花的小玩意点燃，免得积累过多发生爆炸)。第二阶段主燃烧室点火，发动机达到全功率状态，燃料在燃烧室里已经接近完全燃烧，火焰颜色变得很干净。一般来说，发动机在启动过程中只排放氧化剂或者燃料当中的一种，以免混合发生爆炸。图中的航天飞机主发动机启动过程中排放燃烧的是氢气，火焰略带一点红色。长征1/2/3/4系列排放的是氧化剂N2O4(NO2)，红烟滚滚。土星五号登月火箭排放煤油和涡轮机烟气混合的黑红色火焰。SpaceXF9和长征5/6/7先排放液氧的白雾，然后用三乙基硼烷点燃煤油，有比较明显的绿光一闪(硼的焰色反应)。

Answer 2

中国的燃料是偏二甲肼【(CH3)2N-NH2】，氧化剂是四氧化二氮（N2O4），由于四氧化二氮遇热分解为红色的二氧化氮（N2O4=2NO2），所以在发射时中国火箭会冒出红色的烟雾。但由于四氧化二氮和偏二甲肼反应产生的是氮气，二氧化碳以及水蒸气再加上燃烧温度不高，所以不会产生大量的烟雾。国外的燃料是煤油，氧化剂是液氧，燃烧温度高，再加上煤油有可能不完全燃烧，产生颗粒和水蒸气混合凝结，因此会产生大量的烟雾。当然，国外也会用液氢做燃料，产生的水汽更多，燃烧温度更高，因此也会产生大量的烟雾。还有的国家用固体燃料，这些燃料绝大多数是高分子聚合物，其化学组成和煤油差不多，因此也会产生大量的烟雾。偏二甲肼-四氧化二氮燃料的好处是做为液体火箭燃料，偏二甲肼可以在常温下保存、使用，而四氧化二氮可以直接来源于硝酸工厂（将催化氧化得到的二氧化氮冷凝即得），价格便宜。不过，偏二甲肼和四氧化二氮都有毒，中国在发射澳星时曾有人因此牺牲，所以为了安全考虑，欧美国家已经不用偏二甲肼了。煤油-液氧虽然没有类似于偏二甲肼的危险，但要考虑在零下200多度如何保存液氧，发动机零件需要预冷，以免突然接触低温推进剂后炸裂。同时，煤油价格昂贵，不适合商用发射。液氢-液氧是最好的燃料，燃料重量相同情况下可以提供最大的推力，并且无污染。但是液氢液氧价格昂贵不说，发动机技术复杂很难掌握，再加上两者都是低温燃料保存起来很吃力。液氢还需要防静电，以免引起爆炸。液氢液氧推进剂的燃烧温度很高，喷管和导流舵又是一个严峻的考验，所以液氢-液氧一般是最后一级火箭的燃料。当然了，有的国家会用固体燃料，因为这些国家的火箭来源于弹道导弹，目前为止绝大多数弹道导弹的燃料是固体燃料，方便在平时的保存，不影响导弹壳体（以前用液体燃料的弹道导弹需要定期将燃料腾出检修），不过这对于现装现发射的运载火箭来说太奢侈了。

Answer 3

液氢液氧是最好的燃料，燃料重量相同情况下可以提供最大的推力。并且无污染。但是液氢液氧发动机技术复杂，很难掌握，所以我国只在第三级用液氢液氧。并且新研制的火箭也不会采用液氢液氧发动机。主要是技术复杂。零下200多度，低温推进剂技术很麻烦，保存就是个问题，还要保温，发动机零件还要预冷，以免突然接触低温推进剂后炸裂，还有液氢防静电问题，液氢很奇特是不导电的，静电积累多了产生火花就爆炸。液氢液氧推进剂的燃烧温度有三四千度，对喷管要求也很高。所以一般就把液氢液氧放在第二级以上，上面级发动机推力小而且所需推进剂也少。而第一级推力大，耗费燃料多，就用液氧煤油这些便宜又容易保存的推进剂。