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火箭残骸一般是怎样处理的?

火箭残骸一般是怎样处理的?

火箭,尽管运输效率极低,有效载荷仅为发射总重量的1-3%左右,但要让卫星上天、飞船太空游,都得逃逸地球的引力,必须得借住火箭,即便美国以前的航天飞机,也不得不用火箭发射升空。

一般火箭上的有效载荷,也就在1.5%左右,其余部分几乎都是燃料和火箭残骸,火箭在运行当中,哪怕有数百吨燃料,最终,也都会烧光光,一吨都不剩。

而当下的运载火箭基本上是三级起步的,最终,箭(卫)星或箭(飞)船分离以后,烧尽燃料的火箭残骸,是会掉到地球上的;当然,有部分残骸,就成了太空垃圾,漫游在太空,围绕地球转了。

火箭的部分残骸,是在火箭发射后不久,就会重新返回地面,一般在发射后约3分钟内,逃逸塔、助推器、一级火箭、整流罩等,就会相继按程序分离,最后分离的整流罩,最大高度也仅为100公里,在引力作用下,它们必然会坠落到地面。

由于火箭一级、整流罩等,是火箭中体积、重量最大和昂贵的部分,往往占据火箭总体成本的80%甚至以上,但却是最早被扔掉的,既可惜且危险。

技术高超的单位,就采取了回收的手段来处理,SpaceX依靠一级火箭反推平稳回收,还利用整流罩降落伞,减速滑翔和接驳船大网实现回收,几乎毫不浪费。

但由于火箭发动机设计和结构问题,很多火箭根本无法重复复用,几乎毫无回收价值,最理想的情况就是舍弃,设置靠海的发射场,就能实现这一目标。

地处内陆的发射场,则不可能避免飞来横祸,为了减小其坠落的影响,给火箭一级的级间段安装了栅格舵,在残骸落地过程中,能起到稳定姿态和减速的效果。

火箭二级,将会完成推高航天器轨道的重任,分离时其自身动能已足以环绕地球,此时的轨道高度约在200公里,尽管大气稀薄,却仍然能造成足够的阻力,因此,火箭二级也会砸向地球。

但火箭二级回归姿态却很难确定,返回地球的轨迹、时间和冲击大气地点也很难预测,往往计算和最终落点会不一致,比如我国首次发射长征七号运载火箭,2016年6月25日在本土发射。

7月27日晚间,火箭二级在太空中自由飞行了一个多月后,却在美国中西部的犹他州、内华达州、加利福尼亚州等地划过,数千美国人被划过夜空的神秘火球所吓到,有美国民众将其拍摄制作成视频,上传到了某社交网络,从而引发了轰动效应。

有人据此认为是UFO入侵美国,以至于美空军战略司令部不得不出来辟谣,是中国长征七号运载火箭重新进入大气层,刚好经过加利福尼亚附近而已,美国民众的情绪才慢慢平息。

其实,不必担心火箭二级残骸造成的威胁,由于不会设置防热措施,再入大气时,速度大、空气稠密,瞬间就会变成划过天空的耀眼流星,在大气中燃烧殆尽,因此,不会伤害到地面的人员。

1、回收。这也是SpaceX、蓝色起源、航天飞机固体助推器和我国新一代火箭设计时考虑的重点因素。目前,SpaceX依靠这个技术声名鹊起,不仅能够依靠一级火箭反推平稳回收,还能利用整流罩降落伞减速滑翔和接驳船大网实现回收,几乎毫不浪费。

2、完全弃用。这是世界主流火箭的主要处理方式,由于传统火箭发动机设计和结构问题,很多火箭根本无法复用,几乎毫无回收价值,最理想的情况反而是丢掉。但仅有靠海的发射场能实现这一完美主义:例如美国的范德堡空军基地、肯尼迪航天中心、卡尔维拉尔角,中国文昌,欧洲法属圭亚那。

3、尽力减少残骸影响。对于苏联拜科努尔、普列谢茨克,中国酒泉、太原、西昌这些内陆发射场,则不可能避免飞来横祸,但可以大大减小它的影响。例如我国在7月26日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,成为世界第二个运用此技术的案例,也为我国未来新一代可回收火箭积累宝贵经验。

一般火箭残骸在穿过大气层的时候有很大一部分已经燃烧殆尽,就我国而言,航天发射前,会确定火箭残骸落区范围,通常选择人口稀少的地区。落区宽度一般为30公里,长度大约在50至70公里左右。执行发射任务前,有关部门会向航区、落区发布通知,进行人员疏散等准备工作。残骸落地后,落区指挥部要组织人员保护现场,避免他人接近。同时由专人对残骸进行回收,如果运输不便,则将其分解,就地掩埋。

需要注意的是,火箭中的四氧化二氮和偏二甲肼都会对人体造成一定伤害,但是这些风险都是短期的,偏二甲肼极易被氧化,因此会很快的和环境中的物质反应而失去毒性