吉他和火箭令人惊讶的相似之处

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【大纪元11月12日讯】(大纪元记者彭达海编译)当太空梭从甘迺迪太空中心发射时,它的吼声令人难以置信。 即使数在数英哩外的观众也要紧紧抓住椅座位靠好身子。那种声波几乎可以穿透身体与摇动骨头。

USATODAY网站11月8日报导,不久之前,乡村歌手 Clint Black在NASA(美国国家航空暨太空总署)发了一项公布。根据Black的说法,最近一些卫星发射的事件让他想到他自己。

“你知道吗,我的吉他就像一个火箭一样。”他问。

这是演艺事业的夸大其词吗?不是!这是一项科学的事实。 Black的吉他就像一个火箭一样。

“他们二者都有共振。”位于休斯顿航太总署(NASA)詹森太空中心(JSC)的航太工程师Rodney Rocha 解释道。

“当时你拿起一把吉他时,”Black示范地说,“你首先会注意到的,包括它下半部的音箱。而这个共鸣作用的音箱,它的形状是为了要配合吉他弦发出的声音。”他拨弄吉他的 E弦,发送出它独特的“感人的”的E 频率。

“我们称它为‘共鸣’,任何一把很棒的吉他都需要有这样一种主条件。”Black说。

虽然共鸣对吉他也许很棒,但是“就太空船而言可能是灾难性的, ”Rocha 提醒道。

“当太空梭离地升空时,主引擎的吼叫声大得可以让靠近发射台底座的人死去————不是被它底部的热浪给烤焦,而是被它引擎的声音给杀死。这些引擎以无比巨大的力量在‘弹奏’着太空船。隆隆震耳的声波贯穿着整艘太空船与负载物(太空梭或卫星),不停地在找寻着、探测着、摇晃着。

“我们不能让这些声音找到、并引爆出那些感人的共鸣”Rocha 说。“否则,声音会被放大、震动会增加、螺栓可能会变被震得松脱、盖子可能会被掀起、接合处也可能会松开。”甚至造成太空梭升空爆炸的悲剧。

“它确实能让你的任务摇摇晃晃,”Black笑着表示。

这些引擎并不是声音的唯一的来源。在火箭升空,穿透过大气层飞向太空途中,也会夹带着巨大的撕裂声。 在空气中快速前进,会引起强烈的气动噪音,让整艘太空船嘎嘎作响。“在开车途中,你稍微摇下车窗,就可以听到类似的气动噪音。” Rocha 说。

即使在太空中,这些噪音也不会停止。当太空船要接驳另外一艘太空船时,或者当它要点燃推进器离去时;每一次推进器的停止或点燃,都会让它像是又被弹奏了一次。

Rocha说,工程师的目标就是要确保这些震动在肇事之前就迅速衰减。用音乐家的语言,“火箭设计者必须避免‘余音绕梁’”。

当Black乱弹他的吉他时,声音会持续一阵子。“那就是余音”他解释。这归功于吉他本身的构造,“注意一下,吉他是用质轻、柔软、的木头所做成的。这种材质就是容易震动。”

而火箭却是由僵硬的、质量重的材料所制成的,这样就能减少共鸣与余音。但是,那不是太空船设计者唯一使用的技巧。有时他们还会修改火箭的形状、增加支撑物、或填塞空隙。目的都是为了调降火箭自己造成的震动。

要调整火箭很不容易,因为它是比吉他更复杂多多。

想想看看,一把吉他由近打的零件所组成,包括:弦栓、弦钮、琴颈、移调夹、音箱的面板和侧边与典型的六条弦。这六弦能发出六个基本的频率: 82赫玆 , 110赫玆 , 147赫玆 , 196 赫玆, 247赫玆 330 赫玆;对应开放和弦符号是E2 , A2, D3 , G3 , B3 和 E4 。

然而,一个典型的火箭是由成千上万个零件组成的了。著名的太空梭就有超过百万个 . 零组件。所以的这些零件一起振动会产生出各种频率的声波,从大象才听得到的低音波,到类似用指甲尖划过黑板的高频尖锐刺耳声都有。

至于哪个频率会造成最大的危害呢?哪个部位最容易受共振?你要如何去调整这个复杂的设备?

为了回答这些问题,美国航太总署的工程师已经替太空船研发出“声音技术室”。在这些大房间里摆放着我们从火箭取得的部分,让它们暴露在极大的噪音之下。“确实够大声了!我们在JSC的某一个165分贝的喇叭就能够制造出像太空梭主引擎产生的那种噪音”他说。

透过观察“受测物体”对声音的回应,工程师能够发现共鸣,并设法改善。“最脆弱的零件多半是有质轻、表面积大的特性————就像是吉他那样。”他提醒着说。

“听觉测验”是从四十年前的阿波罗计划以来就是火箭设计的一个例行项目。Rocha说“在那时,航太总署工程师就在一些特殊的实验室,利用极大的声音来测试那次载运太空船运的土星号火箭的某些部位,后来对太空梭的测试也是沿用相同的做法”。

目前,航太总署正在准备建造一艘新的太空船,名为“太空人探测车”( CEV ),准备在把太空人再度送上月球和登陆火星时使用它。“我确信CEV 也将会要进这种声音测试室来测试。”Rocha说。

谁会曾经猜测到呢?“控制声音的重要性,对火箭科学家和对音乐家都是一样的。”Black 一边随意拨弄着吉他,一边这样说着。 如果你仔细聆听,你以在余音中听到月球探测器的发射声呢。

对了!声音在太空中到底是怎么一回事呢?以上说的都是指人类在太空中的飞行。太空船内有空气,可以传递声波,耳朵可以听到对话声。但是,机器人太空船内部没有空气,也没有人的噪音,但是它会有震动和共振。它们也都像吉他。

(http://www.dajiyuan.com)

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