在海南,在文昌,11月24日凌晨,嫦娥五号探测器坐上了“胖五”——长征五号火箭,一起飞上天空,向月亮飞去。之所以诨号“胖五”,大家都知道长征五号真的是太大了,就像下图一样,5米直径抱都抱不住,接近60米高度比15层楼还高。不过据说这么大的火箭,90%的重量都是燃料。

长征五号火箭内部构造(长征五号火箭90重量是燃料)(1)

巨大的长征五号火箭

这次发射中的各部分,重量占比如何?

嫦娥五号是这次发射的载荷。为了能够顺利从月亮上返回地球,嫦娥五号相比之前的“嫦娥”们增添了模块,也就增加了重量。从探测器本身来讲,嫦娥五号全重达到8.2吨。下图是假想嫦娥五号从月亮上再次起飞时的情景,它的下半部分会被抛弃到月亮上。

长征五号火箭内部构造(长征五号火箭90重量是燃料)(2)

嫦娥五号会在月亮上再次发射

航天发射当中,一克重量一克金。探测器这一“乘客”增加的重量,就得长征五号火箭多“吃饭”,烧掉更多的燃料来送到月亮上。作为采用液氢、液氧和煤油作为主要燃料的大型液体运载火箭,普通的长征五号火箭的起飞重量据说大约有850吨左右,我们刚才说了,光是燃料就要占到90%左右,算下来大约——765吨!

765吨是个什么概念?一辆普通的小轿车大概1.4到1.5吨,765吨就是大约350辆上下的小轿车加在一起。据说日本持有黄金储备位居全世界第8名,重量大约就是765吨。

长征五号火箭内部构造(长征五号火箭90重量是燃料)(3)

嫦娥五号的燃料重量相当于350辆左右的普通小轿车

火箭体积大约有多大?

既然燃料这么重要,火箭本身应该也尽量减少了不必要的重量,剩下的部分虽然大但是轻。那么,咱们做一个估算,假如8.2吨的乘客嫦娥五号先下去,长征五号火箭再放空了燃料,剩下的部分大约76.8吨,按照网上数据估算的体积,能在水里飘起来不?

咱们来看看长征五号火箭的设计参数。它设计的全长约是56.97米,其中芯一级长度33.16米,直径5米;芯二级长度11.54米,直径5米;火箭顶上尖的那个“箭头”——整流罩直径5.2米左右,所以咱们估算大概可以按56.97米全长配上5米直径。另外,火箭四周挂的那几个罐子,也就是下图当中喷火的那几个,也就是助推器,长度27.6米,直径3.35米,一共是4个。

长征五号火箭内部构造(长征五号火箭90重量是燃料)(4)

助推器也非常巨大

粗略算一下,箭体整个占地的体积大约1118.6立方米,助推器体积大约973.1立方米,加起来大约在2092立方米附近。当然了,火箭的头部十几米是尖的,4个助推器的头部也是尖的,所以实际体积要小一些,但也应该会超过1500立方米。

能漂起来吗?

刚才说了火箭剩下的重量76.8吨,1立方米水大约是1吨重;火箭想要在水里浮起来,排开水的体积大约76.8立方米。只要火箭的总体积比这个大,就可以只有一部分被水淹没,其他部分在水上浮起来。

那么结论很明显了,只要火箭里不进水,在水上浮起来是可行的。同为金属的轮船可以,我能上天的长征五号火箭还不行么?

长征五号火箭内部构造(长征五号火箭90重量是燃料)(5)

长征五号和嫦娥五号的目的地在地球很远

想想火箭之所以这么大体积,还是因为里面大多数空间都是燃料:液氧的密度稍大于水,但是煤油密度比水小不少,而液氢的密度还不到煤油的十分之一。

不过,这种粗算说的是不漏水的情况,但是火箭掉到水里肯定漏水的,所以实际上是漂不起来的。

长征五号火箭内部构造(长征五号火箭90重量是燃料)(6)

火箭会在用完燃料后抛弃掉空的部分

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