У Леонида Коновалова есть статья 110. Крупные планы отстыковки Сатурн-5 - мультфильм или реальная киносъемка?
Я хочу рассмотреть один эпизод - отделение переходника и работу (или не работу) двигателя второй ступени.
Само видео:
Для того, что бы показать, что двигатель работает, задействовали такие кадры:
Сбрасывается переходник, якобы попадает в реактивную струю, дает при этом красивое пламя - все говорит о том, что двигатель работает.
На самом деле, такое действо выполняется для отвлечения внимания - известны приём карманников - вспомните фильм "Место встречи изменить нельзя".
Мы будем смотреть на другое.
У разогретых газов - а водяной пар в выхлопе кислородно-водородного двигателя есть газ - спектр излучения линейчатый (линии излучения), или полосной (полосы излучения), в отличии от сплошного у твердых тел (такие как сажистые частицы пламени). То есть излучает только в некоторых линиях - длинах волн, или в некоторых полосах. Для примера простые газы из одного химического элемента:
И для газов, молекулы которых состоят из разных элементов:
Как видим, для водяного пара это инфракрасный диапазон. В оптическом в обычных условиях (если молекулы сохраняют целостность, а не разбиты на атомы) водяной пар не излучает.
Тут есть некоторый интересный нюанс - в двигателе не обеспечивается полная реакция всех молекул кислорода и водорода, некоторое количество остается не прореагировавшим. А они уже могут излучать в оптическом диапазоне, если имеют надлежащую температуру. Потому говорить про полностью бесцветный выхлоп "водородника" нельзя. И на старте "водородников" мы это излучение видим, хотя и неяркое. Но пусть будет так, как будто выхлоп совсем несветящийся, мы рассмотрим другой эффект.
Каждый из вас в жаркий солнечный день видел марево или даже "лужицы" на разогретом асфальте дороги - мираж. Это происходит из за того, что воздух с разной температурой имеет разный коэффициент (показатель) преломления - ввиду различной плотности. Принято считать. что показатель преломления воздуха - 1. Справочники говорят так:
Абсолютный показатель преломления среды (вещества) - безразмерная величина, которая показывает, во сколько раз скорость света в веществе меньше, чем скорость света в вакууме. В воздухе он равен 1, в остальных средах - больше единицы.
Но на самом деле он немного отличается от единицы:
А то, что мы наблюдаем в виде марева или миража, то есть различия в показателях преломления отдельных объемов воздуха - составляют совсем ничтожную величину, но она очень хорошо видна глазом и другой оптикой:
Обычный человек, который сравнительно много летает самолетом, может легко наблюдать выхлопную струю двухконтурного турбореактивного двигателя, если возьмет место у иллюминатора несколько ближе к хвосту самолета. Самолет, разумеется, с двигателями на крыльях. Если нет облачности и видна поверхность земли, то струя газов из двигателя четко видна в виде размытости изображения.
Но у ДТРД с большой степенью двухконтурности полученные газы высокой температуры охлаждаются не только за счет расширения (как в реактивном двигателе) но и дважды разбавляются воздухом: один раз перед турбиной, что бы ее не сжечь, второй раз когда смешиваются воздух наружного контура с выхлопом после турбины. Одно время я очень любил фотографировать из иллюминатора, но сделать видео струи не догадался. Может это сделает кто то другой, и приведет его в виде примера.
В случае двигателя J-2 достаточно плотная струя выхлопных газов, расширяющаяся и охлаждающаяся, будет давать эффект марева и размытости изображения Земли, видимой через эту струю. Наиболее интересные эффекты - на границе реактивной струи газов.
В первой части видео сопла двигателей располагаются так удачно, что в том месте, где должны быть реактивные струи нет никакой контрастной картинки - все и так размыто:
Но ближе к концу ролика изображение выглядит иначе:
Я просматривал этот ролик с несколько раз, в различном масштабе, но так никакого подобия марева не усмотрел. Да и продолжительность именно этих кадров небольшая.
То есть вначале долго и нудно показано "ничего", затем эффектные кадры отделения переходника, забирающие на себя все внимание, и далее коротко то, что надо бы разглядывать.
Работает ли J-2 на этих кадрах? На мой взгляд, и по моему мнению - нет.
Но любой желающий может сделать два эксперимента:
- Пролететь на самолете и посмотреть, как выглядит значительно более скромная по размерам и параметрам прозрачная струя авиационного двигателя.
- Просмотреть все видео, где есть "как бы работающий J-2" и попробовать рассмотреть там выхлопную струю.
И сделать свой вывод о работе или не работе этого двигателя.
Добавлю видео масковского Фалкона. Смотреть можно с момента времени 2 мин, можно все.
На момент времени 2 мин прекращение работы первой ступени - очень интересный ракурс на струю первой ступени, когда пропадает цветность - сажистые частицы. Запуск второй ступени - она керосиновая, но степень расширения сопла аж 117, тяга и расход рабочего тела намного меньше, чем второй ступени Сатурна 5, то есть струя газов "жиденькая" в сравнении с Джи-2, а как ее видно - можете сами посмотреть.
