【世界知识】“长五B”躯壳回归，西媒炒作坠落风险_风闻
钢铁沧澜-2021-06-28 11:42
作者:兰顺正首发自：《世界知识》2021年第11期
4月29日，中国在文昌航天发射场用“长征五号B遥二”运载火箭将空间站“天和”核心舱成功送入预定轨道，中国空间站在轨组装建造全面展开。北京时间5月9日10时24分，“长征五号B遥二”运载火箭的末级残骸再入大气层，落区位于东经72.47°、北纬2.5°的马尔代夫周边海域，绝大部分器件在再入过程中烧蚀销毁。本来航天器入轨后，火箭残骸返回大气层是一个很正常的技术问题。但是，部分外媒为了丑化中国的航天成就，大肆炒作“长五B”火箭残骸再入大气层“可能会带来伤害和损失”，这也引发各界对于运载火箭残骸坠落问题的关注。
火箭残骸“魂”归何处
运载火箭是人类发展航天事业的主力军。一般而言，现代大多数火箭的有效载荷往往占到其总重量的约1.5%，其余部分几乎都是燃料和火箭零部件这样的“死重”，在火箭完成任务过程中或被消耗殆尽，或被抛弃于外空。
这其中，不同部分的火箭残骸面临的命运不尽相同。以常见的三级火箭为例，火箭刚发射时所经空域的大气密度很大，这个阶段产生的残骸高度不够、速度很低，因而很难突破大气层，所以火箭一级残骸在发射不久以后会重返地面，甚至一些保温泡沫或箭体上结的冰块在火箭刚开始呼啸震动时就会剥离。以我国“长征2F”火箭为例，在发射后约三分钟内，逃逸塔、助推器、一级火箭、整流罩等重要组成部分就会相继按程序分离，最后分离的整流罩最大上升高度也仅为 100千米左右，在引力作用下都会返回地球。
随后，火箭二级将会继续推动箭体飞行，一般在高度200千米左右完成分离。由于分离时火箭二级已经具备了足够的速度，所以往往能环绕地球飞行而不立刻落地。不过，火箭二级所在高度依然存在稀薄大气，受其阻力过一段时间还是会返回地球。2016年6月25日，我国首次发射新一代“长征七”火箭，其二级在太空中自由飞行了一个多月后，于7月27日当地晚间在北美中西部再入大气层。
最后，火箭第三级会把有效载荷送入轨道后分离，此时位置已经非常高，这些残骸很难再返回地球。目前很多人类早期发射高轨卫星造成的火箭残骸，直到今天依然在太空漫游。如2015年7月25日，中国“长三乙+远征一号”“一箭双星”发射北斗导航卫星，至今“长三乙”的第三级仍飞在近地点382千米、远地点16587千米的大椭圆轨道上。而在一些深空探索任务中，一些火箭残骸更是早已不知去向。
在处理方式上，一级残骸目前有三种。一是回收，美国太空探索技术公司（SpaceX）是这方面的翘楚，已经多次进行了“猎鹰”一级火箭的反推平稳海上回收，而现在其他太空企业和航天大国也都在研发自己的一级火箭回收技术。二是可控坠落，尽力减少残骸影响。例如我国在2019年7月26日用“长二丙”火箭发射“遥感30组-05”卫星时，给火箭一级的级间段安装了栅格舵，在一级残骸落地过程中自行舵张开，起到稳定姿态和减速的效果，大大减少了残骸的可能影响区间。三是完全弃用，让残骸直接砸进地面或海里，当然这里残骸的落点选定的是无人区。
二级残骸在坠落过程中受到的影响因素很多，如分离时高空大气的复杂情况、二级被抛弃后的姿态等，所以基本上都比较难以实现精确控制。SpaceX在实现一级回收后，曾努力回收第二级，可是第二级的价值实在有限，且回收距离太远、成本太高，最后放弃了此项技术。至于三级残骸，因为距离过于遥远，往往任其在远离地球附近的轨道上自生自灭。
外媒渲染不怀好意
此次中国发射的“长五B”是“长征五号”火箭的特殊改造型。“长征五号”自从2016年首飞、2017年“遥二”发射失利、2019年“遥三”复飞成功后，成为中国目前运力最大的火箭，拥有近地轨道25吨、地球同步转移轨道14吨的运载能力，2020年发射的“天问一号”火星探测器和“嫦娥五号”月球采样返回任务均由“长征五号”担当大任。“长征五号”虽然运载能力惊人，可本质上仍是一款主要用于高轨卫星发射的火箭。中国空间站项目位于低轨，于是对“长征五号”进行了改造，将载荷直接放到一级火箭上，这就有了“长五B”。
“长五B”火箭能在四个助推器的帮助下，依靠一级火箭直接将荷载送入近地轨道，一级火箭也会跟着卫星或空间站进入太空。所以，“长五B”一级残骸的坠落方式就像其他火箭的二级一样，会在轨飞行一段时间后慢慢靠近地球并在某一时刻坠毁。
在中国与美西方竞争加剧的背景下，此次外媒大肆渲染中国火箭残骸“失控”、设计“偷懒”，如英国《卫报》5月4日报道称，与空间站核心舱分离后，中国火箭残骸正以每小时约2.7万千米的速度绕地球飞行，“从飞行姿态看，火箭残骸已经失控，它有可能对地面造成威胁”。确实，火箭残骸在客观上存在一定的危险性。不过火箭为了减重，本身结构并不厚实，内部燃料消耗后，剩余的火箭壳体质量并不大，而且以铝合金为主的壳体很容易在大气层中焚毁，最终落到地面的只是小部分。随着太空态势感知能力的发展，残骸返回地球的轨迹、时间和冲击大气层的地点已经可以在一定程度上进行预测。再加上地球70%的面积是海洋，陆地上也有大面积的人烟荒芜地带，所以从1960年代到现在，虽然约有15000吨以上的人造航天器残骸落回地球，但是经过计算的火箭残骸坠落迄今没有造成过实际人员伤亡。也没有证据可以表明美国等国的火箭残骸能比中国的火箭残骸大幅提高落点受控程度。今年3月美国一枚“猎鹰9”火箭的残骸落到了本国的一间农场里，是迄今为止火箭残骸最接近造成伤害的例子之一。
此次中国火箭残骸的飞行轨迹也并非某些外媒报道的那样“不受控”，而是经过精密计算。同时，中国火箭残骸采用了“火箭钝化”技术，即，在工作结束后将贮箱剩余推进剂和气瓶的高压气体排空,电池电路永久性切断,消除一切可能引起爆炸的根源, 还有意缩短了在轨飞行时间，绝大部分器件在再入过程中也都烧毁了。因此，这次外媒渲染“中国火箭残骸风险”，可谓不怀好意。