自1957年10月4日世界上第一顆人造地球衛星成功升空以來,每年都會有大量的衛星以及宇宙探測器發射。運載火箭承載著飛船和衛星,高速(超7.9千米每秒)衝出大氣層,來到外太空。而隨著火箭的升空,燃料的減少,就必須要讓燃料耗盡的助推器脫離,以減輕負載。而這些火箭殘體會不會砸到人?
當載人太空飛行器返回地面時,沉重的返回艙落地會不會砸到人,威力又是多大?
返回艙落地會砸到人嗎?
有可能,但這個可能性微乎其微。砸到建築的可能性要大於砸到人。
這個可能性在於火箭殘體和返回艙的落地並不能精確到某一個點上。但是,也不必杞人憂天。
火箭發射前,科學家會通過計算來設定其飛行途徑和落地範圍。
通常落地點選在人煙稀少,地勢平坦的地理位置。這樣的環境,一方面不會造成大的人身財產損失;另一方面,方便返回艙平穩著陸,也便於發現。
例如,本次嫦娥五號返回艙的著陸點在我國內蒙古自治區四王子期。
這裡地勢平坦,區域面積25513平方公裡,人口21萬,平均每平方公裡的面積上僅僅住著有8-9個人,也就是2-4戶居民。所以,砸到建築的概率極低。砸到人的可能性更小,對於返回艙著地的區域,都會提前進行人員疏散,以確保安全。所以,砸到建築的可能性更大一點兒。但是,如果砸到建築物,當地人更開心了,畢竟這麼小概率的事件發生在自己身上,並且關係著國家的重大工程,也是種榮譽和幸運,當然國家也會對此進行補償。
火箭殘體會砸到人嗎?
火箭殘體的墜落是必然的。通常運載火箭有若干助推器,當末尾的助推器燃料耗盡時就會成為累贅,此時就必須控制其離開火箭。
殘體的落地點和返回艙一樣都是科學家通過計算提前設定好的,同樣為了人身安全以及避免不必要的財產損失,火箭殘體也會墜落在人煙稀少的地方。如果是想回收再利用,則會控制其墜落陸地,不回收利用則可能會墜落大海。
返回艙落地威力有多大?
返回艙落地的威力與本身的質量以及落地速度有關。根據動能方程E(能量)=1/2m(質量)v²(速度的平方),返回艙陸地的能量與其質量成正比,與其落地速度的平方成正比。
那麼返回艙的質量是多少?
以神舟五號為例,飛船整體重7.8噸,返回艙重約3噸。
落地速度是多少?
飛船離開原運行軌道進入大氣層之前,可視為真空狀態,由於受地球引力的影響,飛船呈自由飛行狀態。
當飛船到達地球大氣層頂部時,飛船的外殼會與地球大氣層發生劇烈摩擦和燃燒(就如同隕石墜落一樣),這一過程會使飛船的頭部溫度達幾千攝氏度。
返回艙的外表會被燒焦,但是由於材料的特殊性艙內的太空人會安然無恙。
也是因為大氣的巨大阻力,飛船會逐漸減速,而且減速度可以達到飛船重力g的好幾倍。
當飛船進入地球大氣層後,大氣層就充當了飛船的「降落傘」,飛船在大氣的阻力下速度逐漸降低直至距離地面約10000米的高度降低為「音速」或「亞音速」(340米每秒),便可打開減速傘實行人工減速,最後大約以2-3米每秒的速度著陸。
所以,返回艙落地的速度是2-3米每秒。通過計算我們得知,返回艙的落地的能量有6000-13500焦耳。對於直徑兩米多的返回艙,這樣的衝擊力可以忽略了,只能砸對地面一個數釐米淺坑。