當(dāng)前位置
【連網(wǎng)】中國(guó)載人航天工程辦公室5月9日宣布，當(dāng)天10時(shí)24分，長(zhǎng)征五號(hào)B遙二運(yùn)載火箭末級(jí)殘骸已再入大氣層，落區(qū)位于東經(jīng)72.47°，北緯2.65°周邊海域，絕大部分器件在再入大氣層過(guò)程中燒蝕銷(xiāo)毀。該聲明讓西方媒體持續(xù)炒作近一周的“中國(guó)火箭殘骸威脅論”灰溜溜地收?qǐng)隽恕＿@場(chǎng)炒作中散布的那些謠言到底是怎么回事？
火箭殘骸墜落究竟是怎么一回事？
中國(guó)運(yùn)載火箭技術(shù)研究院總體設(shè)計(jì)部錢(qián)航介紹，運(yùn)載火箭將衛(wèi)星或飛船發(fā)射送入太空，正是一個(gè)自我犧牲的過(guò)程：肢體完成加速使命后一節(jié)節(jié)“爆炸”，有的進(jìn)入更遙遠(yuǎn)的太空，有的墜入大海，有的墜落地面。火箭飛行過(guò)程中掉下來(lái)的部分就是我們說(shuō)的“殘骸”。
以我國(guó)載人航天所使用的神箭長(zhǎng)征二號(hào)F（CZ-2F）運(yùn)載火箭為例，在發(fā)射后三分半鐘左右時(shí)間內(nèi)，火箭的逃逸塔、助推器、一級(jí)火箭、整流罩等重要組成部分會(huì)相繼程序分離，由于上升的高度不高，很快就墜落回地面了。我國(guó)三大傳統(tǒng)發(fā)射場(chǎng)——酒泉、太原、西昌都位于內(nèi)陸，每次發(fā)射后都需要回收這一批殘骸。而在我國(guó)的新發(fā)射場(chǎng)——文昌發(fā)射場(chǎng)位于海南省，也就是在海邊，我國(guó)新一代的大型中型火箭（CZ-5、CZ-5B、CZ-7）就在這里發(fā)射。每次發(fā)射完長(zhǎng)五、長(zhǎng)七火箭的殘骸都直接掉到公海里，不會(huì)造成任何威脅，所以也就不用回收了。而且火箭殘骸雖然都是無(wú)控拋落，但相關(guān)人員已經(jīng)計(jì)算出落海區(qū)域，也會(huì)有相關(guān)人員監(jiān)測(cè)任務(wù)海區(qū)。
美歐為何預(yù)測(cè)長(zhǎng)征五號(hào)B殘骸落點(diǎn)？
在長(zhǎng)征五號(hào)B重返大氣層之前，美軍和歐盟等機(jī)構(gòu)都已經(jīng)提前展開(kāi)監(jiān)測(cè)并發(fā)布了落點(diǎn)預(yù)告。路透社稱(chēng)，美國(guó)太空司令部估計(jì)該火箭殘骸重返大氣層約在北京時(shí)間“9日10時(shí)11分的前后一小時(shí)”。歐盟空間監(jiān)視與跟蹤系統(tǒng)的預(yù)測(cè)是北京時(shí)間“10時(shí)32分前后139分鐘”。中國(guó)載人航天工程辦公室發(fā)布的火箭殘骸再入預(yù)測(cè)時(shí)間為“10時(shí)12分前后15分鐘”。顯然，中國(guó)方面的預(yù)測(cè)最準(zhǔn)。
空氣動(dòng)力學(xué)家、航天技術(shù)專(zhuān)家黃志澄表示，對(duì)火箭再入大氣層的時(shí)間和落點(diǎn)進(jìn)行估算，需要掌握航天器總體和測(cè)量控制、航天器軌道預(yù)測(cè)技術(shù)、再入大氣層技術(shù)等。考慮到長(zhǎng)五B火箭是中國(guó)發(fā)射的，中國(guó)掌握火箭的精確末級(jí)質(zhì)量、幾何尺寸以及發(fā)射入軌的精確參數(shù)，因此中國(guó)對(duì)于落點(diǎn)估算有著先天優(yōu)勢(shì)。
但美國(guó)軍方及其他機(jī)構(gòu)對(duì)長(zhǎng)五B火箭殘骸墜入大氣層的時(shí)間和落點(diǎn)進(jìn)行預(yù)測(cè)是否具有一定軍事意義？黃志澄表示，雖然這次火箭殘骸不是真實(shí)的導(dǎo)彈，但相關(guān)機(jī)構(gòu)對(duì)它的飛行軌跡和再入大氣層性能參數(shù)的預(yù)測(cè)，也可作為對(duì)預(yù)測(cè)真實(shí)導(dǎo)彈彈頭再入大氣層的演習(xí)。這種針對(duì)飛行器再入大氣層參數(shù)的預(yù)測(cè)，對(duì)以后精確反導(dǎo)有很好的參考價(jià)值。
軍事專(zhuān)家宋忠平也贊同“預(yù)測(cè)火箭殘骸的時(shí)間和落點(diǎn)有一定軍事意義”，對(duì)各國(guó)航天系統(tǒng)也是一種實(shí)戰(zhàn)考驗(yàn)。不過(guò)宋忠平認(rèn)為，火箭殘骸和飛行末段的彈道導(dǎo)彈彈頭有所區(qū)別，這類(lèi)導(dǎo)彈彈頭具備一定的機(jī)動(dòng)變軌能力和抗打擊能力；而火箭殘骸已失去控制能力，相當(dāng)于一個(gè)高速墜入地球的人造天體。
長(zhǎng)征五號(hào)B火箭殘骸“失控”了嗎？
西方媒體此次重點(diǎn)炒作的話題之一就包括“失控的長(zhǎng)征五號(hào)B火箭殘骸在太空中翻滾”。但專(zhuān)家表示，“火箭殘骸失控”本身就是個(gè)偽命題。通常運(yùn)載火箭完成載荷運(yùn)送任務(wù)后，在大氣層外運(yùn)行的火箭殘骸由于本身已經(jīng)失去動(dòng)力，甚至可能結(jié)構(gòu)都出現(xiàn)損壞，因此不管是飄浮在太空的哪國(guó)火箭殘骸，都不存在“可控”的概念。
西方媒體習(xí)慣拿美國(guó)SpaceX公司的“獵鷹9”火箭第一級(jí)“可控回收”進(jìn)行比較。但專(zhuān)家表示，這和我們說(shuō)的長(zhǎng)征五號(hào)B火箭殘骸不是同一回事。因?yàn)?ldquo;獵鷹9”火箭第一級(jí)的分離高度還不到80公里，根本沒(méi)出大氣層。至于進(jìn)入太空的“獵鷹9”火箭第二級(jí)，SpaceX公司早在2018年就明確表示因?yàn)榧夹g(shù)難度和成本問(wèn)題，“徹底放棄再利用的想法”。按照這次西方媒體的標(biāo)準(zhǔn)，“獵鷹9”火箭第二級(jí)也是太空中的“失控火箭殘骸”。
美國(guó)有線電視新聞網(wǎng)還嘲諷“中國(guó)火箭技術(shù)落后，殘骸掉落是常事”。專(zhuān)家對(duì)此介紹說(shuō)，新聞上經(jīng)常可以看到“火箭發(fā)射前，當(dāng)?shù)卣M織火箭殘骸落區(qū)居民疏散”，其實(shí)這里掉落的殘骸是指火箭第一級(jí)和助推器，它們通常在離開(kāi)大氣層之前就已經(jīng)脫離火箭了。由于此前的中國(guó)幾大航天發(fā)射場(chǎng)都位于內(nèi)陸，因此掉落的火箭部件的確可能造成損害。
不過(guò)美國(guó)的火箭技術(shù)與中國(guó)并沒(méi)有太大差別，只是因?yàn)槊绹?guó)的航天發(fā)射場(chǎng)位于海邊，這些助推器和第一級(jí)分離后會(huì)掉在海里，砸到地面居民的可能性更小。但隨著中國(guó)海南文昌發(fā)射場(chǎng)的投入使用，中國(guó)航天發(fā)射時(shí)面臨的類(lèi)似問(wèn)題正在逐步得到緩解。
能否減少火箭殘骸造成的損害？
這次西方炒作的長(zhǎng)征五號(hào)B火箭威脅，特指從太空中重返大氣層的這類(lèi)火箭殘骸。專(zhuān)家介紹說(shuō)，運(yùn)載火箭通常采用多級(jí)結(jié)構(gòu)，體積最大的第一級(jí)和助推器往往在大氣層內(nèi)就完成使命自動(dòng)脫離，由火箭第二級(jí)乃至更上面級(jí)將載荷送入太空。而長(zhǎng)五B火箭采用一級(jí)半構(gòu)型，相當(dāng)于用一級(jí)火箭將空間站核心艙這樣的大家伙直接送入軌道，因此它留在太空中的體積的確相當(dāng)大。但火箭本身結(jié)構(gòu)是“皮薄餡多”，內(nèi)部燃料在發(fā)射時(shí)消耗后，剩余的殼體質(zhì)量并不大，而且以鋁合金為主的殼體很容易在大氣層中焚毀。
此外，地球表面70%都被海洋占據(jù)，其余陸地面積也分布著廣闊的沙漠、高原、森林等人煙稀少的地區(qū)，因此從概率學(xué)上講，人類(lèi)被火箭殘骸砸到的機(jī)會(huì)非常小。
事實(shí)上，美國(guó)火箭也不像美媒吹噓的那么安全。例如今年3月，一枚美國(guó)“獵鷹9”火箭的第二級(jí)殘骸掉落大氣層時(shí)，就砸入美國(guó)華盛頓州的一個(gè)農(nóng)場(chǎng)里。該部件由高強(qiáng)度碳纖維制成，即便是落入大氣層的高溫都沒(méi)有將它燒掉，反而在地面上砸出一個(gè)大坑。
那么，能否減少火箭殘骸造成的損害呢？專(zhuān)家表示，對(duì)于火箭第一級(jí)和助推器，除了在海邊修建航天發(fā)射場(chǎng)外，還有一個(gè)辦法就是“可控回收”。據(jù)了解，中國(guó)在火箭的第一級(jí)可控回收方面已做出很多嘗試。
而對(duì)于太空中的火箭殘骸，處理難度就高得多了。為防止火箭殘骸對(duì)地面或其他太空物體造成危害，目前國(guó)際通用的做法是鈍化，也就是盡量讓火箭內(nèi)部的剩余燃料、高壓氣體、電池等危險(xiǎn)物體釋放或消耗掉。
如何精準(zhǔn)回收航天助推器的殘骸？
錢(qián)航介紹，火箭發(fā)射前一周，落區(qū)工作組就會(huì)奔赴落區(qū)召集當(dāng)?shù)毓病⑾馈⒘謽I(yè)、交通、教育等部門(mén)召開(kāi)動(dòng)員部署會(huì)，落區(qū)工作人員通過(guò)廣播、短信、微信等形式將火箭發(fā)射的消息告訴落區(qū)群眾，搞好宣傳動(dòng)員。落區(qū)工作人員還會(huì)挨家挨戶(hù)進(jìn)行檢查督導(dǎo)，確保宣傳動(dòng)員家喻戶(hù)曉、人人皆知。火箭殘骸即將落入提前計(jì)算出來(lái)的預(yù)定區(qū)域時(shí)，工作組利用聲音、定位系統(tǒng)、地形圖等預(yù)判落點(diǎn)位置，并通過(guò)前方觀察哨確認(rèn)殘骸具體落點(diǎn)，組織人員看管殘骸現(xiàn)場(chǎng)。回收分隊(duì)趕赴殘骸現(xiàn)場(chǎng)，組織技術(shù)人員將殘骸上的火工品和剩余燃料進(jìn)行清理，然后對(duì)殘骸進(jìn)行切割、分解、回收。
這個(gè)黑科技叫“柵格舵控制技術(shù)”，我國(guó)是世界上第二個(gè)掌握這種技術(shù)的國(guó)家。柵格翼與柵格舵與傳統(tǒng)的氣動(dòng)舵面相比，在相同的飛行速度下，飛行器的氣動(dòng)控制效率要高得多。另外，翼/舵產(chǎn)生的作用力也比傳統(tǒng)舵面大得多。當(dāng)火箭沖出了大氣層，助推器、子級(jí)就會(huì)逐個(gè)與火箭脫離，并重新回到大氣層內(nèi)。此時(shí)這些部件內(nèi)的伺服器與傳動(dòng)結(jié)構(gòu)就會(huì)按照系統(tǒng)指令對(duì)柵格舵進(jìn)行釋放與調(diào)整，完成降落前的轉(zhuǎn)向、定位等動(dòng)作。
另一個(gè)精確回收利器就是降落傘控制技術(shù)。一個(gè)助推器大概有4噸的重量，它分離的時(shí)候速度大概是2000多米每秒，它的姿態(tài)是不受控的。研制人員在助推器上安裝了一套測(cè)量裝置，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)到助推器的位置和姿態(tài)。這套裝置還基于北斗系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)在復(fù)雜野外山林地區(qū)的精準(zhǔn)定位跟蹤，研制人員五分鐘內(nèi)就精確知道它的落點(diǎn)位置，相當(dāng)于整個(gè)再入過(guò)程是全程跟蹤可控的。這也是我國(guó)首次在火箭發(fā)射任務(wù)中實(shí)現(xiàn)殘骸信息的實(shí)時(shí)接收、處理和顯示。
其實(shí)，不論外媒如何炒作火箭殘骸威脅，多國(guó)航天專(zhuān)家的共識(shí)是，火箭殘骸墜落帶來(lái)的安全風(fēng)險(xiǎn)很低。法國(guó)國(guó)家航天研究中心研究員、國(guó)際航天學(xué)會(huì)太空垃圾委員會(huì)主席克里斯托弗·博納爾日前接受法國(guó)媒體《巴黎人報(bào)》采訪時(shí)表示，地球表面只有約3%是人口稠密的地區(qū)。即使殘骸非常大，如果它在進(jìn)入大氣層時(shí)充分燒毀，危險(xiǎn)就會(huì)減少。
德新社6日也發(fā)表文章援引多位專(zhuān)家觀點(diǎn)認(rèn)為，地球表面很大一部分被水覆蓋，而且很大一部分無(wú)人居住。所以對(duì)個(gè)人來(lái)說(shuō)，殘骸墜落的危險(xiǎn)性明顯低于駕駛汽車(chē)等日常風(fēng)險(xiǎn)。