火箭残骸：为火箭进入轨道减负

科普云 2017-09-16 作者：吕芮光

　　火箭升空后，只要过了程序转弯阶段，会抛弃没有使用的逃逸塔，接着抛弃助推器。火箭的第一级、第二级分离，整流罩分离。二级发动机关机，飞船最后与火箭分离，飞船进入轨道。所有结构都肢解，运载火箭完成历史使命。

　　火箭发射时为什么会往下掉东西

　　我们经常会发现，观看运载火箭发射时，火箭腾空而起时不断地掉落一些碎片。新闻也常在事后报道，各地政府部门回收从天而降的火箭残骸。那么，这些残骸都是什么东西呢？火箭发射时为什么会往下掉东西？

　　运载火箭在各个阶段发射，分离掉落的东西是不一样的，包括发射起飞、弹道飞行、各子级和整流罩的坠落及回收等阶段。以中国用于载人航天的“长征二号”为例，火箭在发射时，第一级发动机由4个助推器同时点火。用于保温的泡沫塑料首先从火箭上掉落。在酒泉和太原发射场昼夜温差很大，冬天夜间温度可能达到-20°C以下，某些产品在低温容易出现低温效应，可能会导致电缆插头接触不良、密封件失效、输送管道堵塞等故障；火箭本身的低温推进剂储存箱也需要放热，保持低温。所以，往往需要采取一些保温措施，为了尽可能减小温度变化的影响，最常用也最简便的办法在火箭箭体上贴泡沫塑料。火箭点火升空后，这些泡沫塑料受振动及大气的剧烈摩擦，从箭体上剥离下来。火箭升空后，只要过了程序转弯阶段，会抛弃没有使用的逃逸塔，接着抛弃助推器。火箭的第一级、第二级分离，整流罩分离。二级发动机关机，飞船最后与火箭分离，飞船进入轨道。所有结构都肢解，运载火箭完成历史使命。火箭的大部分残体在地球引力作用下，会回归地球。

　　运载火箭的航区包括：轨道飞行空域和各子级火箭、整流罩脱离结束后的坠落场区。在选择发射场地址，最初设定运载火箭射向时，航区的安全问题是首先考虑的，尽量使航区避开军事要地、人口稠密区和重要工业区等。发射场在每次运载火箭发射前，会提前通知航区的政府部门及时疏散当地居民，做好防范工作。

　　北斗二号“一箭双星”火箭残骸落入广西隆林县

　　火箭发射时为什么会形成大量白色烟雾

　　当火箭载着飞船或者卫星腾空而起时，像腾云驾雾一般的巨大的白烟随之升起。这是火箭喷出的白烟吗？实际上，这是发射架下方，导流槽内产生的水蒸气，是火箭腾空时喷出的尾焰，使水汽化的结果。发射场的“导流槽”正对火箭发射处，距离地面约有20米深。火箭在发射前要往导流槽内会注满400吨水。当火箭起飞时，发出的震动相当于6～8级地震，产生的尾焰长达25～30米，高达3000°C的尾焰温度。导流槽内的水这时候发挥了作用，可防止尾焰的高温伤及箭体，还能降噪、降温、吸收、稀释燃料燃烧时产生的毒气。

　　火箭发射必需的地下工程之一就是导流槽，用以承受火箭发射时有毒气体的排放，包括高温、高速、高压燃气流的冲刷，火箭和发射场的安全会受其质量好坏的直接影响。首次采用了双面导流槽的是酒泉卫星发射中心，为确保载人火箭发射的可靠性，可迅速将火箭助推器点火产生的烈焰引导到塔架外面，由高铝水泥、耐火骨料（颗粒状的耐火原料）等材料建成，这样就快速消除高温火焰对周围设施的损坏。

　　苏联拜科努尔发射场火箭发射塔下，采用了十分浩大而艰巨的，形状酷似人造峡谷的，大型水冷式钢板导流槽工程。为了提供水源，在5～10千米之外，开凿了深水井。美国航空航天局的爱德华兹空军基地，也采用了工程投资巨大的钢板导流槽。并建有一个储水约11000立方米的水库，冷却水由约10千米外的几口深水井供给。这些浩大的工程，不管是资金还是人工的消耗都可想而知。

　　火箭升空

　　火箭发射为什么怕刮风和雷雨

　　火箭发射对气象和环境有一定的要求，航天部门规定有三种情况不能进行发射。第一种情况是雷电天气。在强对流的雷电天气发射火箭，如果火箭不幸被雷电击中，就会直接损害火箭和卫星的电子设备，致使其无法正常工作，严重时能导致星箭俱毁。第二种情况是强降雨天气：火箭的上万个元器件都有适宜工作的温度和湿度范围，温度过高或过低，都可能失效，如果遇到强降雨时，火箭箭体长时间处于雨水浸泡状态，会造成线路短路或电子设备损坏，损坏火箭。第三种情况是刮大风：在飞行过程中火箭箭体遇到刮大风会发生飘移，进而偏离弹道。影响较大的是5～15千米高度的风，最严重是8～12千米高空的飓风急流带，由于那儿的风速很大，并伴随着强风切变，通过飓风急流带时火箭容易遭受，较大的影响安全的横向剪切力。因此，发射场的气象人员从火箭进发射场以后，就会一直严密跟踪天气变化，每小时预报一次高空风场，并在关键节点进行综合预报。一般在发射前2小时，为减少高空风的影响，对预先设计的火箭飞行弹道，根据高空风场的变化进行修正，必要时需推迟发射。

　　火箭发射场并不需要设置驱鸟设备。因为火箭发射时产生的高亮火焰、高温和震耳欲聋的轰鸣声，会使飞鸟受到惊吓而纷纷飞逃。所以，火箭发射不用像飞机起飞那样担心“鸟撞”事件发生。