天問一號啟程奔火，火箭殘骸都去了哪裡？
2020-07-24 新京報
火箭殘骸著落。中國航天科技集團運載火箭技術研究院供圖
新京報快訊（記者 倪偉 通訊員 錢航）7月23日12時41分，長徵五號遙四運載火箭在海南文昌航天發射場發射升空，成功將執行我國首次火星任務的探測器——「天問一號」送入預定軌道。經過約7個月的飛行，「天問一號」將抵達火星表面。
運載火箭將衛星或飛船發射送入太空，是一個「自我犧牲」的過程：完成加速使命，一節節分離之後，有的部段在大氣層中燒毀，有的墜入大海，有的墜落地面，還有的進入更遙遠的太空。
由於在海濱的文昌發射場發射，此次任務中的火箭一級的殘骸都落入了公海，而末級則由於速度太快，將留在太陽系中飛行，成為環繞太陽的一顆人造小行星。
而在內陸發射場發射的火箭，一部分殘骸會墜落地面，這些殘骸安全嗎？在這一領域，我國已經成功開展殘骸精準回收技術試驗。
長徵五號火箭。國家航天局供圖
貴州、湖南、湖北等是火箭殘骸主要落區
每次火箭發射之後，在我國部分地區都會發現一些火箭掉落地面的殘骸。其中，貴州、湖南、湖北等是火箭殘骸主要的落區。
火箭殘骸包括很多種類，部分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」。這些往往是火箭表面的保溫泡沫或結的冰。
不過常說的殘骸，都是指火箭大殘骸。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，由於上升的高度不高，很快就墜落回地面了。
我國內陸三大發射場——酒泉、太原、西昌，每次發射後都需要回收這一批殘骸。在我國近年啟用的文昌發射場，由於位於海南省的海濱地帶，每次發射完火箭的殘骸都直接掉到公海裡，不會造成威脅，所以也就不用回收了。我國新一代的大型中型火箭長徵五號、長徵七號就在這裡發射。
大部分火箭的二級或三級會飛得更高，實際上已經進入了太空。如果星箭分離時處於低地球軌道，靠近大氣邊緣的氣體足以造成阻力，拖拽火箭二級不斷減速、降低，會在一段時間後再入大氣層。由於進入大氣層時速度依然很大，與大氣層空氣劇烈摩擦後幾乎焚燒殆盡。
值得一提的是，此次長徵五號遙四火箭發射火星探測器，在火箭與探測器分離時，火箭末級的速度已經超過了11.2千米/秒的第二宇宙速度，完全脫離了地球引力，將成為繞太陽運轉的一個人造行星。
長徵五號火箭。國家航天局供圖
工作組提前一周進落區，組織疏散和殘骸回收
每次火箭發射中，殘骸回收也是一項必要但往往不被知曉的工作。
火箭落區經過軌道設計，會避開城市、景區等人員密集地區和重點建築、設施，大多選擇在地廣人稀的偏遠山區或大漠戈壁。這些地區有的山高谷深、重巒疊嶂，有的懸崖峭壁、河急灘險，有的黃沙荒漠、連綿不絕，能夠將殘骸的墜落造成的損失降到很低的程度。
火箭發射前一周，負責殘骸回收的工作組就會奔赴「落區」。每到一個地方，工作組都要召集當地公安、消防、林業、交通、教育等部門召開動員部署會，落區工作人員通過廣播、簡訊、微信等形式將火箭發射的消息通知附近居民，做好宣傳動員。有時，落區工作人員還會挨家挨戶進行檢查督導和提醒。
據悉，火箭升空前一小時，落區上空一般就會響起防空警報，工作組將所有人全部疏散到空曠、開闊的場地，確保人員生命安全。火箭發射升空後，會做好對空觀察，及時避讓火箭殘骸。
經過幾分鐘至十幾分鐘的等待，火箭殘骸划過天空，落入提前計算出來的預定區域。工作組會利用聲音、定位系統、地形圖等預判落點位置，並通過前方觀察哨確認殘骸具體落點，組織人員對殘骸現場進行保護。殘骸回收分隊會第一時間趕赴殘骸落點，組織技術人員將殘骸上的火工品和剩餘燃料進行清理，然後對殘骸進行切割、分解、回收。
據「貴州發布」此前消息，今年6月23日北鬥三號組網收官衛星發射後，約一個小時後，火箭助推器殘骸在貴州省餘慶縣白泥鎮境內和石阡縣聚鳳鄉境內找到。落區工作人員迅速到達殘骸掉落點，開展現場保護、善後賠付和殘骸回收工作。
此次北鬥衛星貴州落區範圍涉及鎮遠縣、石阡縣、施秉等5個縣25個鄉鎮約50萬群眾。前期，落區工作人員通過敲鑼打鼓、拉警報、放廣播等方式組織群眾就近疏散，躲避殘骸，未造成人員傷亡和重大財產損失。
長徵五號火箭。國家航天局供圖
我國已成功開展殘骸精準回收試驗
儘管在設計火箭的飛行軌跡時，寧可犧牲運載能力也要儘量避開村鎮，但由於火箭殘骸在完成任務後是無控墜落，落點散布範圍較大，有時可能墜落在有人居住的區域。
為了減少火箭發射給落區居民帶來的不便，長徵火箭研製人員一直在進行落區安全控制技術的研究。近年來的一些試驗，讓殘骸的精準降落和回收成為可能。
去年7月26日，在長徵二號丙運載火箭的一次發射任務中，火箭的一級落點實現了精確控制。火箭研製人員在火箭外側壁安裝了幾片柵格舵，一級分離重新返回大氣層時，柵格舵完成「解鎖-展開-按控制指令轉動」等一系列動作。小小的柵格舵，如同小翅膀保持著箭體姿態穩定，幫助殘骸精準回歸地面。
發射當天，火箭一級的殘骸在貴州黔南布依族苗族自治州被找到，落點正位於事先設定的落區範圍內，這意味著，我國運載火箭首次「柵格舵分離體落區安全控制技術」試驗取得成功。
這一技術突破不僅有助於保障落區居民安全，也是未來中國火箭可重複使用的諸多核心技術之一。此次試驗的成功，也為我國火箭助推器及子級的可控回收、軟著陸、重複使用等技術奠定了基礎。
新京報記者 倪偉
編輯 陳思
來源：新京報
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