出品網易科學人欄目組 晗冰

　　據國外媒體報道，日前《連線》撰文稱對獵鷹重型火箭的發射直播視頻進行了深入分析，由此得出助推火箭在啟動回程發動機時距地3361米，降落時的加速度超過了2個G。

　　在太空探索技術公司SpaceX旗下的獵鷹重型火箭發射過程中，你或許會認為飛向太空的特斯拉電動跑車最讓人激動。當然，那個情境是非常之酷。但是對于筆者來說，最讓人激動的莫過于兩個助推火箭的同時回收成功。

　　通過對發射的現場直播視頻進行分析，我們可以發現很多物理學方面的有趣之處。通過視頻我要回答兩個問題。

　　首先，當他們啟動發動機時，助推火箭與地面攝像機的距離有多遠？其次，助推火箭在減速過程中的加速度有多少？

　　我們可以仔細觀看火箭回收的視頻，并確保有聲音播放。

獵鷹重型火箭助推器啟動回收 （來源：網易科技頻道）

　　你有沒有注意到在聽到聲音之前就已經看到助推火箭的發動機已經點火啟動了嗎？事實上隨后傳來了多個聲音，我不完全確定到底哪一個聲音是發動機啟動的聲音。我明白火箭的發動機啟動期間有多個音爆，但是我不確定它們是在火箭發動機啟動的前后還是同一時間發生的。實際上，Destin from Smarter Every Day網站上有一個關于獵鷹重型火箭發射的視頻，其音質非常好，你可以用耳機來進行深入分析。

　　所以，我們可以假設威力最大的音爆是火箭發動機啟動時產生的。因為光線傳播的速度要比聲音快，因此我們在聽到聲音之前就會看到發動機啟動的尾焰。事實上，完全可以假設發動機啟動時產生的尾焰傳播到攝像機的時間為零，這就意味著看到火箭發動機的尾焰和聽到啟動音爆之間的時差是由于聲音的傳播速度所引起的。通過確定的聲速和時差，我們可以計算出距離。在正常情況下，聲速約為343米/秒。從視頻來看，閃光燈和聲音之間的時間約為9。8秒。這就是助推火箭在啟動發動機時與地面攝像機之間的距離，也就是343米/秒乘以9。8秒，為3361米。

　　看起來這非常之近，只有3361米遠。現在，你可以使用這個距離來找出攝像機的確切位置。比如說進一步查看火箭發動機關閉和音爆消失時的時間差。這樣一來可以找出從攝像機到著陸點的距離，然后你就可以用它來估算出火箭發動機啟動時所處的高度。

　　第二個問題：在著陸過程中助推火箭的加速度是多少？

　　我將從一個假設開始，即火箭在火箭發動機點火時是以聲速飛行？。這可能不完全正確，但實際速度應該也不相上下。唯一需要的參數是火箭的加速時間。從視頻中火箭發動機點火和降落時并不難算出時間參數。由此，我得到了15。6秒的推力起作用時間。

　　加速度可以簡單定義為速度變化除以時間變化。我估計了初始速度，最后的速度顯然是零。這意味著加速度將是：343米/秒除以15。6秒，也就是22米/二次方秒。

　　最終結果就是超過2個G（重力加速度），這是一個相當合理的加速度值。有兩件事要注意。這只是加速度的絕對值，所以我并沒有在數值前面加上負號。另外，這只是平均加速度。在降落的某個階段加速度很可能超過了2個G。

　　如果你愿意的話，你還可以通過視頻試著找出助推火箭降落的位置和時間——但是從這個視頻來看可能很困難，因為它不是完全穩定的。