图文 | 脑洞君
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太阳表面温度是5500摄氏度左右，而火箭尾部发动机喷出的气焰的瞬间温度能超过3000摄氏度。大家有没有想过，为什么火箭发动机没有将自己烧化呢？
首先我们要知道，普通的不锈钢的熔点大约在1500摄氏度左右。而世界上最耐热的金属单质钨，其熔点也不过才3380摄氏度，这些都承受不了火箭气焰持续的高温烧灼。
合金材料抵御高温？难道火箭发动机是采用了某种耐高温的航天材料？
的确有一些合金有着较高的熔点，比如人工合成的五碳化四钽铪，它的熔点就达到了4215摄氏度。这些合金不仅耐高温还抗腐蚀，并且有着较好的热传导性能。
那火箭发动机是使用合金材料抵御高温的吗？
答案并不是。因为它们也有着不可忽视的缺点——重量大，制作工艺复杂，材料成本高。
投入大量的人力物力财力研究合金材料，仅仅为了抵御发动机气焰的高温，这对于火箭的制造来说属实不太划算。
既然强行对抗高温的方法行不通，是否可以通过调整燃料来降低火箭发动机气焰温度呢？
调整燃料降低火箭发动机气焰温度？调整燃料和氧化剂的比例的确可以降低火箭气焰温度，但这一招可谓是釜底抽薪。
因为火箭的燃料配比是十分精密的，一旦火箭燃料燃烧不充分，会导致火箭发动机性能下降，推力不足。轻则发射失败，火箭无法升空，重则让火箭受损，原地爆炸。
所以想要用调整燃料的方式来降低火箭气焰温度是行不通的。
给发动机降温既然用耐高温材料强行对抗高温成本太高，调整燃料降低温度也不可取，那就只剩下一种方法了，就是通过冷却火箭发动机和喷嘴，吸收火箭气焰热量。而这也是多数国家应对火箭气焰高温的技术方法。
给火箭发动机降温的方法有很多种，比如再生冷却、烧蚀冷却、薄膜冷却、蒸腾冷却和辐射冷却，这里选取应用较多的再生冷却和烧蚀冷却给大家讲解。
再生冷却降温再生冷却是大推力液体火箭发动机常用的冷却方法，那它是怎么给火箭发动机和喷嘴降温的呢？
由于液体火箭所用的燃料一般都是液氢、液氧、液体甲烷、煤油之类。除去煤油，其他几样燃料想要保证它是液态，温度必须要降到非常低，比如液氢，其温度低至零下252.7摄氏度。
要是能用这些低温液体燃料来帮发动机和喷嘴降温岂不是很妙？
没错，再生冷却就是这么干的。这些低温液体燃料在进入燃烧室之前会通过管道围着发动机以及喷嘴走几圈，通过热交换，液体燃料不仅带走了发动机和喷嘴的热量，还让液体燃料在进入燃烧室之前预升温了一把。
整个循环没有热量浪费，一举两得，所以这种方式才叫做再生冷却。像我国的长征七号火箭就使用了再生冷却法，携带了700多吨液氢和液氧给火箭发动机降温。
烧蚀冷却烧蚀冷却，名字好像很高大上，其实说白了就是把采用烧蚀材料制成内衬镶嵌到发动机和喷嘴的内壁上。
所谓烧蚀材料也就是一种固体防热材料，通常是由碳纤维，凯夫拉（一种耐高温，高密度的纤维材料）等材料制成。
这种材料在热流作用下能发生分解、熔化、蒸发、升华、侵蚀等物理和化学变化吸收大量热量，从而起到冷却降温的效果。
此外它还能在内壁上分解生成一层具有保护作用的气体，火箭返回舱的外层往往也用这种方法来进行冷却，防止返回舱在落地过程中跟大气摩擦产生大量的热而融化掉外壳。这种冷却方法便宜简单，没有复杂的结构，因而应用较多。
实际应用这么多种给火箭降温的方法，究竟哪一种最好呢？
其实在实际应用中，火箭发动机的冷却是多种冷却方法组合使用的。
比如SpaceX的星舰火箭就用了再生冷却技术、薄膜冷却技术，还用了散热度极佳的特殊合金把热量散发到太空里。
而我国的火箭除了再生冷却法，还用了薄膜冷却和轴向通风冷却法。轴向通风冷却是在喷口周围引入冷却空气来降低喷口温度，保护发动机不受高温环境的影响。
对火箭发动机大量喷水除此之外，不知道你有没有注意过，有些火箭在发射时会对着火箭发动机大量喷水，这其实也是一种给火箭发动机降温的物理方法。并且它还有非常重要的一个作用，就是吸收火箭发射时的冲击波能量，降低火箭发射噪音。
经过科学家的计算，火箭在发射产生的噪音高达220分贝，而研究表明声音一旦超过140分贝，就会对人耳造成永久性的听力损伤。
因此，科学家选择了对火箭喷水，让空中的水分子吸收发射时音波的能量，从而将空气的震动转化为水分子的热运动，从而达到降噪的效果。
