揭秘:火箭發射成功後殘骸去哪兒了?

2021-01-18 西部網(陝西新聞網)

央視新聞客戶端5月15日消息,5月5日18時00分,長徵五號B運載火箭在我國文昌航天發射場首飛成功,將新一代載人飛船試驗船,以及柔性充氣式貨物返回艙實驗艙的組合體,送入了預定軌道。

長5B首飛備受矚目,除了首飛成功不負眾望,很多發燒友還很關注它的後續情況。火箭發射成功後去哪兒了?為什麼很長時間後才掉下殘骸?啥是鈍化?網絡上眾說紛紜,到底正解是什麼?

央視新聞特邀航天科普專家錢航博士,為大家揭秘火箭發射之後的那些事兒。

5月5日18時00分,長徵五號B運載火箭在我國文昌航天發射場首飛成功。人民視覺 圖

火箭的使命你知道嗎

火箭的自我犧牲,換來了衛星的一次又一次飛天,託起了人類一個又一個太空夢想。

火箭的使命就是把有效載荷送到既定位置,有效載荷到站,火箭的使命也就完成了。

犧牲自己,成全他人,說的就是火箭本箭。這個過程包括火箭的各個部分完成加速使命後一節節地分離,有的墜落地面,有的墜入大海,還有的進入了更遙遠的太空。火箭飛行過程中掉下來,即分離出來的部分就是殘骸。

殘骸去哪兒了

按照火箭殘骸的產生過程,它的殘骸大致分為三類:

第一類殘骸是在火箭發射後幾乎馬上就會重新返回地面,甚至在火箭剛開始呼嘯震動時就開始「掉渣」。

第二類,是我們常說的殘骸,指的是火箭上升過程中墜落回地面的重殘骸。以我國載人航天所使用的神箭長徵二號F運載火箭為例,在發射後三分半鐘內,火箭的逃逸塔、助推器、一級火箭、整流罩等重要組成部分會相繼程序分離,由於再入速度也相對較低,因此殘骸會回到地面預定範圍內。

為了避免這部分殘骸對地面人員安全和重要設施造成影響,因此一般會通過制導方案設計,對火箭發動機關機條件進行規劃,控制殘骸落入指定的範圍,甚至應用精確落點的控制技術,對殘骸進行可控回收。

我國三大傳統發射場——酒泉、太原、西昌都位於內陸,每次發射後都需要回收這一批殘骸。而在我國的新發射場——文昌發射場,它位於海南省,也就是在海邊,我國新一代的大型中型火箭(CZ-5、CZ-7)就在這裡發射。每次發射完火箭的這部分殘骸都直接掉到公海裡,不會造成任何的威脅,所以也就不用回收了。

第三類殘骸,當我們看到火箭發射直播時聽到「星箭分離」,指的是火箭成功將衛星送入預定軌道而與衛星分離了,這部分是火箭的末級(或上面級)也就是最後一級和衛星分離。此時,火箭末級本身也達到了入軌速度,分離後和衛星處於同一軌道中。

運載火箭在36000公裡的地球同步轉移軌道發射衛星時,其末級可能在軌「飄」數年甚至數十年之久;

運載火箭在400公裡左右的近地軌道發射衛星時,其末級在星箭分離後會在軌「飄」數日到數月後,再入大氣層;

運載火箭在700公裡左右的太陽同步軌道發射衛星時,末級則可能永遠「飄」在該軌道上。

以長徵五號B(CZ-5B)火箭為例, 它將有效載荷送入的是近地軌道,在不到一周時間內,火箭殘骸再入大氣層焚毀。

火箭末級會對衛星造成危害嗎

很多人會有疑問,在軌飄浮的火箭末級會對衛星造成危害嗎?為了避免對衛星工作造成威脅或與衛星發生碰撞,火箭末級一般都有鈍化處理和離軌措施。

「鈍化」就是讓火箭變得「不敏感」,將火箭末級剩餘的燃料洩出,讓電池自己短路,徹底消除火箭末級「自爆」的危險。對軌道高度較低的火箭,利用大氣阻力效應衰減軌道,使火箭末級殘骸自然隕落是一種國內外通行、最為經濟的方案。每年有大量各國運載火箭末級殘骸通過這樣的方法再入大氣層,這也是一個航天大國負責任的表現。

此次長徵五號B運載火箭星箭分離預定軌道在距地面200公裡左右,對失去動力的火箭來說,再入大氣層返回地球是肯定的。

不過我們不用擔心這部分火箭殘骸造成的威脅,它們沒有任何的防護措施,其再入速度至少為第一宇宙速度量級(7.9公裡/秒),與稠密大氣劇烈摩擦會在天空中變成美麗的流星,而絕大部分焚燒殆盡。

幸運的話,抬頭看到的流星,也許就是某個「成全他人」的火箭英雄呢。

(原題為《你知道嗎:火箭發射成功後去哪兒了?》)

編輯:秦秦

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