火箭逃逸塔(火箭逃逸塔工作原理)

最近一段時間，有外媒不斷炒作我國發(fā)射的長征五號B遙三火箭的殘骸問題，認為殘骸掉落位置具有不確定性，存在掉落在人口稠密地區(qū)導致人身財產(chǎn)傷害的可能性。

對此，我外交部在答記者問時明確表示，我國火箭已經(jīng)經(jīng)過特殊設計，絕大部分器件將在再入過程中燒蝕銷毀，對航空活動及地面造成危害的概率極低，這是國際通行使用的方法。

7月31日凌晨1點45分，中國載人航天發(fā)布消息：中國長征五號B運載火箭的墨跡殘骸已經(jīng)墜落，落區(qū)坐標為：東經(jīng)119度、北緯9.1度。這個地方是一片無人的海域，迄今沒有任何傷亡損害報告。

由此，外媒的炒作偃旗息鼓。

傳統(tǒng)火箭實際上就是一次性運載工具，將貨物或飛船送到軌道后就廢棄了。如7月24日發(fā)射的長五B遙三，將約23.2噸的問天實驗艙送到預定軌道后，整個800多噸的火箭就全部完成任務，絕大部分載荷是燃料，燒掉了，其余火箭殼體和發(fā)動機部分就成了殘骸。

這些殘骸是分為幾個階段發(fā)生和處理的。

首先是剛一發(fā)射，我們在視頻中看到一些白色塊狀物紛紛掉落，這些是覆蓋在火箭整流罩上的保溫層，是在發(fā)射場晝夜溫差變化大的狀態(tài)下，為了保證整流罩中的有效載荷不受損害的保溫措施。

這些保溫層由塑料泡沫制成，設計時有一個迎風面，火箭一啟動，隨著振動和速度增大，這些泡沫保溫層就會掉落，就是人們看到視頻中紛紛掉落的白色碎塊，這些泡沫都掉落在發(fā)射區(qū)，不會造成人員和財產(chǎn)傷害。

但這不算殘骸，只能算發(fā)射過程的一個程序或小插曲，就像天女飛升時的散花。

火箭起飛先燒助推器中的燃料，燒完了這些助推器就沒用了，因此這些助推器是最早變成殘骸的火箭部分。比如長五B火箭4個捆綁式助推器，在燃燒170秒左右后就燒完燃料，與火箭芯一級分離后自由掉落。

隨后火箭飛出大氣層，整流罩變成火箭第二部分殘骸掉落。所謂整流罩，就是火箭頭上的那個罩子，是火箭重要組成部分之一。由于地球上空氣濃密，有效載荷在發(fā)射時就會受到氣動力、氣動加熱、聲振等影響，整流罩包裹在有效載荷外面，起保護作用的。

火箭發(fā)射200多秒后已經(jīng)飛出大氣層，這時整流罩的作用就喪失了，于是一分兩半被拋離，向地表墜落。

以上這些殘骸在并不太高的空中掉落，不會被大氣層燒毀，因此會有較大殘骸碎片落下，可能對地面人和物造成傷害。

內(nèi)陸發(fā)射場發(fā)射的火箭，如我國的酒泉、太原、西昌等發(fā)射場發(fā)射的火箭，這類火箭發(fā)射早期拋落的殘骸，一般都落在陸地，因此需要事前做好防范，事后做好回收的工作。就是緊密計算好落點，疏散那里的人口和牲畜，在殘骸落地后找到回收，并對損害的財產(chǎn)進行善后賠償處理。

而在沿海的發(fā)射基地，如我國文昌發(fā)射場發(fā)射的火箭，就會精密計算控制讓這些殘骸掉落進無人的公海里，并做好通報和監(jiān)測，盡量避免導致傷害事故和國際海域糾紛。

發(fā)射問天實驗艙的長5B遙三火箭整流罩，直徑達5.2米，長度達20.5米，在發(fā)射224秒后拋離，殘骸掉落在菲律賓附近的公海中，沒有造成任何破壞。其中一塊經(jīng)過多天漂流，被菲律賓漁民打撈起來。

如果火箭發(fā)射的是載人飛船，在整流罩的上方火箭頂端還會安裝逃逸塔，逃逸塔與整流罩中的航天員座艙相連，一旦在發(fā)射過程中出現(xiàn)緊急情況，逃逸塔發(fā)動機就會瞬間點火，帶動航天員座艙迅速脫離火箭逃生。這樣就確保了航天員在火箭事故中的安全。

火箭發(fā)射后120秒左右將到達約40公里高度，如果一切正常，逃逸塔就會被拋離，以后如再出現(xiàn)故障，在空氣稀薄的高空，乘員艙將會啟動無塔逃逸模式。逃逸塔將成為殘骸掉回地球，其處理方法與整流罩殘骸差不多。逃逸塔拋離后不久，整流罩就會被拋離。

末級火箭是指搭載有效載荷的最后一段火箭，這段火箭是飛得最高的，速度也是達到最快。送佛送到西，這末級火箭一般將“客人”送到軌道后，才算完成任務，之后實施星（船）箭分離，就是與運送的飛船或衛(wèi)星、設備分離。

長征五號B遙三火箭為一級半火箭，其中的半級是指四枚助推器，貢獻了90%推力，將火箭推離地面送入大氣層，燒完燃料分離后就靠芯一級負責將問天實驗艙加速到每秒7.9公里的第一宇宙速度，送到距地面400公里左右的空間站軌道，任務就完成了。

芯一級火箭完成任務后就會與問天實驗艙分離，成為不受控的殘骸。這個“殘骸”高達33.16米，直徑5米，重達21.6噸。龐大的殘骸雖然失去了動力，但依然會以每秒7.9公里的速度慣性飛行。

在近地軌道，雖然高度真空，但還是有極其稀薄的大氣分子，摩擦阻力會讓這些殘骸逐漸慢下來，在地球重力拉扯下，逐漸降低高度，最終掉落下來。隨著高度降低，進入濃密的大氣層后，火箭殘骸在與大氣的高速摩擦中溫度可達一兩千度，大部分會被焚毀，但還是會有小部分燒不完的碎片掉落到地球表面。

那么，這些殘骸何時掉落到地面，掉落在什么地方，會不會對人身財產(chǎn)造成傷害？這就是最近一些機構和外媒質(zhì)疑和炒作的焦點。

其實，對于火箭殘骸再入大氣層的安全問題，世界上早有慣例，我國也特別重視，主要采取了兩種措施：首先對殘骸進行了鈍化處理；其次密切監(jiān)視火箭殘骸的動向，發(fā)出過四次運行軌道報告。

所謂鈍化處理，就是在殘骸再入大氣層之前，程控將殘存的高壓氣體、燃料、電量“排空”，避免在墜落過程中在高溫高壓下發(fā)生爆炸，留下更多更散的碎片，形成更多更大的影響范圍。

在中國航天機構的嚴密監(jiān)視報告下，長五B遙三火箭芯一級殘骸在太空周游了一個星期后，于7月31日凌晨墜入大氣層，在天空燃起一道壯麗的火花，大部分燒毀后，部分碎片掉落無人的大海。塵埃落定，各種質(zhì)疑和炒作戛然而止。

在人類航天探索中，犧牲總會有的。但人身傷亡事故發(fā)生更多的是在火箭發(fā)射出現(xiàn)失敗事故的時候，這種傷害和犧牲中外都有過發(fā)生，這里就不提了。但既然火箭發(fā)射后有殘骸，這些殘骸會掉落地面，傷害總是會發(fā)生的，不過傷人的事件還是極少的。

這是因為地球很大，雖然有七十多億人口，但相對地球表面積來說還是很稀疏的。地球表面積有5.1億平方公里，也就是平均約70000平方米才有一個人。

當然這些人口不是平均散落在這些面積上，有人口密集區(qū)和無人區(qū)，且無人區(qū)占地球面積的絕大多數(shù)，如海洋占據(jù)了地球表面積的70%，因此，一般情況下，殘骸掉落的地點都是在無人區(qū)。

但發(fā)射多了，總有那么一些會掉落在有人區(qū)，尤其是助推器和一級火箭，是剛發(fā)射不久就被拋棄的。但這種殘骸處理程序極其規(guī)范和嚴密，都會提前計算掉落地點，組織人員疏散，因此即便砸到人口密集區(qū)，也只會損害一些設施，而不會傷害到人或家畜。

因此，火箭殘骸掉落地面的事件時有發(fā)生，中外都有，但傷人事件極少。但隨著人類航天發(fā)射越來越多，殘骸掉落越來越多，會不會對人類威脅越來越大呢？我想這種情況不但不會發(fā)生，而且還會減少。

因為，隨著人類科技不斷進步和發(fā)展，火箭發(fā)射的方式也在不斷改進，火箭回收技術也在不斷提升。如馬斯克的太空探索技術公司（SpaceX）火箭回收技術就已經(jīng)漸漸成熟，不但大量減少了殘骸的危害，還可讓火箭重復再利用，大大降低了發(fā)射成本。

據(jù)悉，我國火箭回收技術也已經(jīng)取得進展，未來的長征8號火箭就將開展芯一級火箭連同助推器整體回收的試驗。因此，隨著人類文明程度的不斷提升，火箭殘骸傷害事件不斷減少將會是一個趨勢。

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