科普|火箭末級殘骸比你想象的更“聽話”_風聞

來源：中國航天報

5月9日，中國載人航天工程辦公室發佈消息，經監測分析，當天上午10時24分，長征五號B遙二運載火箭的末級殘骸已再入大氣層，落區位於東經72.47°、北緯2.65°的周邊海域，絕大部分器件在再入大氣層過程中燒蝕銷燬。然而在此之前，一些西方媒體卻炒作“中國火箭失控威脅”，中國長征五號B火箭的末級“回家”備受關注。實際上，火箭殘骸對地面造成的威脅遠沒有炒作新聞中那麼駭人聽聞。

火箭末級處理困難

火箭殘骸是廣義太空垃圾的一部分，自從人類進入太空時代以來，隨着航天發射任務的不斷增長，太空垃圾越來越多，其中，很大一部分來自運載火箭進入軌道的末級。 

眾所周知，運載火箭要把衞星、飛船和探測器等載荷送入軌道，它的末級也要達到同樣的飛行速度，載荷入軌的同時末級也會入軌。不同於設計工作壽命長短不一的載荷，火箭末級幾乎都是入軌後就會壽終正寢，直接變成太空垃圾。正因為如此，這些火箭殘骸處理起來相當困難。

人類將第一顆人造衞星和第一位航天員送入太空的火箭都由R-7彈道導彈發展而來，只是發射“斯普特尼克一號”的衞星號火箭是一級半構型，將加加林送入太空的東方號火箭是二級半構型，它們的末級都在入軌後無控飛行，尤其是一級半構型的衞星號火箭，龐大的芯級只能無控再入。

東方號火箭發射升空

美國的宇宙神B和D系列是準一級運載火箭，水星載人飛船就是由宇宙神D火箭發射升空，它的推進段長20.5米，直徑3.05米，這個龐大的推進段也會入軌並無控再入。

火箭末級尤其是一級半構型的芯級相當大，為什麼不設計成主動控制再入呢？要知道，運載火箭的生命一般為幾十分鐘，只有部分特殊設計的上面級能“活”到幾個小時或更久，如果火箭採用主動離軌，一般要在地球近地軌道上飛行1圈，即90分鐘，這就對火箭設計提出了很高要求。主動離軌還需要持續對火箭末級進行姿態控制，最後還要發動機點火減速精確再入大氣層，其難度較大。

另外，火箭主動離軌還需要付出運載能力下降的代價，例如，歐空局的阿里安5火箭為避免龐大的芯級殘骸落入人口聚居區，其飛行彈道特意壓低了近拱點，讓芯級能在環繞地球約1圈後在太平洋或大西洋的預定空域再入。同時，阿里安5火箭採取這樣的落區設計，還犧牲了500公斤地球同步轉移軌道的運載能力。

阿里安5火箭擁有龐大的芯級

總之，無論從技術上還是從成本上考慮，火箭末級採用主動離軌技術，都具有很大的難度，運力上還要付出不小的代價。既然火箭主動離軌技術的難度較大還損失運力，世界各國對發展這項技術都不太熱心。

殘骸墜落危害並不大

1957年10月4日，蘇聯用衞星號火箭將斯普特尼克一號衞星送入太空，對西方尤其是對美國造成了“斯普特尼克”危機，但美國那時卻沒有指責一級半入軌的衞星號火箭會產生巨大的軌道殘骸。

另外，火箭末級產生的絕大部分殘骸都會在再入大氣層時被高温燒燬，只有少數經過特殊設計的部分，比如耐高温的發動機以及又輕又牢固的氣瓶等部件，可能會有一部分殘骸或整個部件落地。換句話説，火箭末級殘骸並沒有很多人刻意渲染的那種危險性。

雖然，我們在日常生活中經常抱怨周圍人滿為患，但較真地説，地球表面70%的面積是海洋，剩下約30%陸地中的大部分地區也是地廣人稀的地帶，就算中國人口稠密的東部地區，住宅區佔當地國土面積的比例也很小。

火箭末級殘骸再入大氣層燒燬

空曠的地球表面，意味着火箭殘骸即使落到地面，落到有人居住區的可能性也不大，砸到人的可能性更是微乎其微。自1957年人類發射第一顆衞星以來，全世界已經發射了數以千計的運載火箭，也就是產生了數以千計的火箭末級殘骸，考慮到很多火箭末級還沒有進行鈍化處理，通常會在軌道上解體產生更多碎片。然而，從公開的報道來看，幾十年來沒有一個人被從天而降的火箭末級殘骸砸死，最接近傷人的事件是1997年美國德爾塔2火箭的一塊殘骸和人擦肩而過。可見，火箭再入殘骸危害小的結論，不僅是概率理論推算的結果，也有現實統計數據的支撐。

雖然，如今的絕大多數運載火箭尚不具備末級主動離軌技術，但火箭末級殘骸比人們想象的要“聽話”。這個“聽話”倒不是説科研人員控制它們指哪落哪，而是説再入時的高温燒蝕讓它們所剩無幾，再加上地球表面地廣人稀，它們幾乎都會“聽話”的讓科研人員心想事成，落到大洋上或陸地偏僻地區，不會對地面物體尤其是人身安全造成傷害。