【世界知識】“長五B”軀殼迴歸，西媒炒作墜落風險_風聞
钢铁沧澜-2021-06-28 11:42
作者:蘭順正首發自：《世界知識》2021年第11期
4月29日，中國在文昌航天發射場用“長征五號B遙二”運載火箭將空間站“天和”核心艙成功送入預定軌道，中國空間站在軌組裝建造全面展開。北京時間5月9日10時24分，“長征五號B遙二”運載火箭的末級殘骸再入大氣層，落區位於東經72.47°、北緯2.5°的馬爾代夫周邊海域，絕大部分器件在再入過程中燒蝕銷燬。本來航天器入軌後，火箭殘骸返回大氣層是一個很正常的技術問題。但是，部分外媒為了醜化中國的航天成就，大肆炒作“長五B”火箭殘骸再入大氣層“可能會帶來傷害和損失”，這也引發各界對於運載火箭殘骸墜落問題的關注。
火箭殘骸“魂”歸何處
運載火箭是人類發展航天事業的主力軍。一般而言，現代大多數火箭的有效載荷往往佔到其總重量的約1.5%，其餘部分幾乎都是燃料和火箭零部件這樣的“死重”，在火箭完成任務過程中或被消耗殆盡，或被拋棄於外空。
這其中，不同部分的火箭殘骸面臨的命運不盡相同。以常見的三級火箭為例，火箭剛發射時所經空域的大氣密度很大，這個階段產生的殘骸高度不夠、速度很低，因而很難突破大氣層，所以火箭一級殘骸在發射不久以後會重返地面，甚至一些保温泡沫或箭體上結的冰塊在火箭剛開始呼嘯震動時就會剝離。以我國“長征2F”火箭為例，在發射後約三分鐘內，逃逸塔、助推器、一級火箭、整流罩等重要組成部分就會相繼按程序分離，最後分離的整流罩最大上升高度也僅為 100千米左右，在引力作用下都會返回地球。
隨後，火箭二級將會繼續推動箭體飛行，一般在高度200千米左右完成分離。由於分離時火箭二級已經具備了足夠的速度，所以往往能環繞地球飛行而不立刻落地。不過，火箭二級所在高度依然存在稀薄大氣，受其阻力過一段時間還是會返回地球。2016年6月25日，我國首次發射新一代“長征七”火箭，其二級在太空中自由飛行了一個多月後，於7月27日當地晚間在北美中西部再入大氣層。
最後，火箭第三級會把有效載荷送入軌道後分離，此時位置已經非常高，這些殘骸很難再返回地球。目前很多人類早期發射高軌衞星造成的火箭殘骸，直到今天依然在太空漫遊。如2015年7月25日，中國“長三乙+遠征一號”“一箭雙星”發射北斗導航衞星，至今“長三乙”的第三級仍飛在近地點382千米、遠地點16587千米的大橢圓軌道上。而在一些深空探索任務中，一些火箭殘骸更是早已不知去向。
在處理方式上，一級殘骸目前有三種。一是回收，美國太空探索技術公司（SpaceX）是這方面的翹楚，已經多次進行了“獵鷹”一級火箭的反推平穩海上回收，而現在其他太空企業和航天大國也都在研發自己的一級火箭回收技術。二是可控墜落，盡力減少殘骸影響。例如我國在2019年7月26日用“長二丙”火箭發射“遙感30組-05”衞星時，給火箭一級的級間段安裝了柵格舵，在一級殘骸落地過程中自行舵張開，起到穩定姿態和減速的效果，大大減少了殘骸的可能影響區間。三是完全棄用，讓殘骸直接砸進地面或海里，當然這裏殘骸的落點選定的是無人區。
二級殘骸在墜落過程中受到的影響因素很多，如分離時高空大氣的複雜情況、二級被拋棄後的姿態等，所以基本上都比較難以實現精確控制。SpaceX在實現一級回收後，曾努力回收第二級，可是第二級的價值實在有限，且回收距離太遠、成本太高，最後放棄了此項技術。至於三級殘骸，因為距離過於遙遠，往往任其在遠離地球附近的軌道上自生自滅。
外媒渲染不懷好意
此次中國發射的“長五B”是“長征五號”火箭的特殊改造型。“長征五號”自從2016年首飛、2017年“遙二”發射失利、2019年“遙三”復飛成功後，成為中國目前運力最大的火箭，擁有近地軌道25噸、地球同步轉移軌道14噸的運載能力，2020年發射的“天問一號”火星探測器和“嫦娥五號”月球採樣返回任務均由“長征五號”擔當大任。“長征五號”雖然運載能力驚人，可本質上仍是一款主要用於高軌衞星發射的火箭。中國空間站項目位於低軌，於是對“長征五號”進行了改造，將載荷直接放到一級火箭上，這就有了“長五B”。
“長五B”火箭能在四個助推器的幫助下，依靠一級火箭直接將荷載送入近地軌道，一級火箭也會跟着衞星或空間站進入太空。所以，“長五B”一級殘骸的墜落方式就像其他火箭的二級一樣，會在軌飛行一段時間後慢慢靠近地球並在某一時刻墜毀。
在中國與美西方競爭加劇的背景下，此次外媒大肆渲染中國火箭殘骸“失控”、設計“偷懶”，如英國《衞報》5月4日報道稱，與空間站核心艙分離後，中國火箭殘骸正以每小時約2.7萬千米的速度繞地球飛行，“從飛行姿態看，火箭殘骸已經失控，它有可能對地面造成威脅”。確實，火箭殘骸在客觀上存在一定的危險性。不過火箭為了減重，本身結構並不厚實，內部燃料消耗後，剩餘的火箭殼體質量並不大，而且以鋁合金為主的殼體很容易在大氣層中焚燬，最終落到地面的只是小部分。隨着太空態勢感知能力的發展，殘骸返回地球的軌跡、時間和衝擊大氣層的地點已經可以在一定程度上進行預測。再加上地球70%的面積是海洋，陸地上也有大面積的人煙荒蕪地帶，所以從1960年代到現在，雖然約有15000噸以上的人造航天器殘骸落回地球，但是經過計算的火箭殘骸墜落迄今沒有造成過實際人員傷亡。也沒有證據可以表明美國等國的火箭殘骸能比中國的火箭殘骸大幅提高落點受控程度。今年3月美國一枚“獵鷹9”火箭的殘骸落到了本國的一間農場裏，是迄今為止火箭殘骸最接近造成傷害的例子之一。
此次中國火箭殘骸的飛行軌跡也並非某些外媒報道的那樣“不受控”，而是經過精密計算。同時，中國火箭殘骸採用了“火箭鈍化”技術，即，在工作結束後將貯箱剩餘推進劑和氣瓶的高壓氣體排空,電池電路永久性切斷,消除一切可能引起爆炸的根源, 還有意縮短了在軌飛行時間，絕大部分器件在再入過程中也都燒燬了。因此，這次外媒渲染“中國火箭殘骸風險”，可謂不懷好意。