科普|火箭末级残骸比你想象的更“听话”_风闻

来源：中国航天报

5月9日，中国载人航天工程办公室发布消息，经监测分析，当天上午10时24分，长征五号B遥二运载火箭的末级残骸已再入大气层，落区位于东经72.47°、北纬2.65°的周边海域，绝大部分器件在再入大气层过程中烧蚀销毁。然而在此之前，一些西方媒体却炒作“中国火箭失控威胁”，中国长征五号B火箭的末级“回家”备受关注。实际上，火箭残骸对地面造成的威胁远没有炒作新闻中那么骇人听闻。

火箭末级处理困难

火箭残骸是广义太空垃圾的一部分，自从人类进入太空时代以来，随着航天发射任务的不断增长，太空垃圾越来越多，其中，很大一部分来自运载火箭进入轨道的末级。 

众所周知，运载火箭要把卫星、飞船和探测器等载荷送入轨道，它的末级也要达到同样的飞行速度，载荷入轨的同时末级也会入轨。不同于设计工作寿命长短不一的载荷，火箭末级几乎都是入轨后就会寿终正寝，直接变成太空垃圾。正因为如此，这些火箭残骸处理起来相当困难。

人类将第一颗人造卫星和第一位航天员送入太空的火箭都由R-7弹道导弹发展而来，只是发射“斯普特尼克一号”的卫星号火箭是一级半构型，将加加林送入太空的东方号火箭是二级半构型，它们的末级都在入轨后无控飞行，尤其是一级半构型的卫星号火箭，庞大的芯级只能无控再入。

东方号火箭发射升空

美国的宇宙神B和D系列是准一级运载火箭，水星载人飞船就是由宇宙神D火箭发射升空，它的推进段长20.5米，直径3.05米，这个庞大的推进段也会入轨并无控再入。

火箭末级尤其是一级半构型的芯级相当大，为什么不设计成主动控制再入呢？要知道，运载火箭的生命一般为几十分钟，只有部分特殊设计的上面级能“活”到几个小时或更久，如果火箭采用主动离轨，一般要在地球近地轨道上飞行1圈，即90分钟，这就对火箭设计提出了很高要求。主动离轨还需要持续对火箭末级进行姿态控制，最后还要发动机点火减速精确再入大气层，其难度较大。

另外，火箭主动离轨还需要付出运载能力下降的代价，例如，欧空局的阿里安5火箭为避免庞大的芯级残骸落入人口聚居区，其飞行弹道特意压低了近拱点，让芯级能在环绕地球约1圈后在太平洋或大西洋的预定空域再入。同时，阿里安5火箭采取这样的落区设计，还牺牲了500公斤地球同步转移轨道的运载能力。

阿里安5火箭拥有庞大的芯级

总之，无论从技术上还是从成本上考虑，火箭末级采用主动离轨技术，都具有很大的难度，运力上还要付出不小的代价。既然火箭主动离轨技术的难度较大还损失运力，世界各国对发展这项技术都不太热心。

残骸坠落危害并不大

1957年10月4日，苏联用卫星号火箭将斯普特尼克一号卫星送入太空，对西方尤其是对美国造成了“斯普特尼克”危机，但美国那时却没有指责一级半入轨的卫星号火箭会产生巨大的轨道残骸。

另外，火箭末级产生的绝大部分残骸都会在再入大气层时被高温烧毁，只有少数经过特殊设计的部分，比如耐高温的发动机以及又轻又牢固的气瓶等部件，可能会有一部分残骸或整个部件落地。换句话说，火箭末级残骸并没有很多人刻意渲染的那种危险性。

虽然，我们在日常生活中经常抱怨周围人满为患，但较真地说，地球表面70%的面积是海洋，剩下约30%陆地中的大部分地区也是地广人稀的地带，就算中国人口稠密的东部地区，住宅区占当地国土面积的比例也很小。

火箭末级残骸再入大气层烧毁

空旷的地球表面，意味着火箭残骸即使落到地面，落到有人居住区的可能性也不大，砸到人的可能性更是微乎其微。自1957年人类发射第一颗卫星以来，全世界已经发射了数以千计的运载火箭，也就是产生了数以千计的火箭末级残骸，考虑到很多火箭末级还没有进行钝化处理，通常会在轨道上解体产生更多碎片。然而，从公开的报道来看，几十年来没有一个人被从天而降的火箭末级残骸砸死，最接近伤人的事件是1997年美国德尔塔2火箭的一块残骸和人擦肩而过。可见，火箭再入残骸危害小的结论，不仅是概率理论推算的结果，也有现实统计数据的支撑。

虽然，如今的绝大多数运载火箭尚不具备末级主动离轨技术，但火箭末级残骸比人们想象的要“听话”。这个“听话”倒不是说科研人员控制它们指哪落哪，而是说再入时的高温烧蚀让它们所剩无几，再加上地球表面地广人稀，它们几乎都会“听话”的让科研人员心想事成，落到大洋上或陆地偏僻地区，不会对地面物体尤其是人身安全造成伤害。