[科普中國]-火箭殘骸：為火箭進(jìn)入軌道減負(fù)

火箭升空后，只要過了程序轉(zhuǎn)彎階段，會拋棄沒有使用的逃逸塔，接著拋棄助推器。火箭的第一級、第二級分離，整流罩分離。二級發(fā)動機(jī)關(guān)機(jī)，飛船最后與火箭分離，飛船進(jìn)入軌道。所有結(jié)構(gòu)都肢解，運(yùn)載火箭完成歷史使命。

火箭發(fā)射時(shí)為什么會往下掉東西

我們經(jīng)常會發(fā)現(xiàn)，觀看運(yùn)載火箭發(fā)射時(shí)，火箭騰空而起時(shí)不斷地掉落一些碎片。新聞也常在事后報(bào)道，各地政府部門回收從天而降的火箭殘骸。那么，這些殘骸都是什么東西呢？火箭發(fā)射時(shí)為什么會往下掉東西？

運(yùn)載火箭在各個階段發(fā)射，分離掉落的東西是不一樣的，包括發(fā)射起飛、彈道飛行、各子級和整流罩的墜落及回收等階段。以中國用于載人航天的“長征二號”為例，火箭在發(fā)射時(shí)，第一級發(fā)動機(jī)由4個助推器同時(shí)點(diǎn)火。用于保溫的泡沫塑料首先從火箭上掉落。在酒泉和太原發(fā)射場晝夜溫差很大，冬天夜間溫度可能達(dá)到-20°C以下，某些產(chǎn)品在低溫容易出現(xiàn)低溫效應(yīng)，可能會導(dǎo)致電纜插頭接觸不良、密封件失效、輸送管道堵塞等故障；火箭本身的低溫推進(jìn)劑儲存箱也需要放熱，保持低溫。所以，往往需要采取一些保溫措施，為了盡可能減小溫度變化的影響，最常用也最簡便的辦法在火箭箭體上貼泡沫塑料?；鸺c(diǎn)火升空后，這些泡沫塑料受振動及大氣的劇烈摩擦，從箭體上剝離下來。火箭升空后，只要過了程序轉(zhuǎn)彎階段，會拋棄沒有使用的逃逸塔，接著拋棄助推器?；鸺牡谝患?、第二級分離，整流罩分離。二級發(fā)動機(jī)關(guān)機(jī)，飛船最后與火箭分離，飛船進(jìn)入軌道。所有結(jié)構(gòu)都肢解，運(yùn)載火箭完成歷史使命?；鸺拇蟛糠謿?bào)w在地球引力作用下，會回歸地球。

運(yùn)載火箭的航區(qū)包括：軌道飛行空域和各子級火箭、整流罩脫離結(jié)束后的墜落場區(qū)。在選擇發(fā)射場地址，最初設(shè)定運(yùn)載火箭射向時(shí)，航區(qū)的安全問題是首先考慮的，盡量使航區(qū)避開軍事要地、人口稠密區(qū)和重要工業(yè)區(qū)等。發(fā)射場在每次運(yùn)載火箭發(fā)射前，會提前通知航區(qū)的政府部門及時(shí)疏散當(dāng)?shù)鼐用瘢龊梅婪豆ぷ鳌?/p>

北斗二號“一箭雙星”火箭殘骸落入廣西隆林縣

火箭發(fā)射時(shí)為什么會形成大量白色煙霧

當(dāng)火箭載著飛船或者衛(wèi)星騰空而起時(shí)，像騰云駕霧一般的巨大的白煙隨之升起。這是火箭噴出的白煙嗎？實(shí)際上，這是發(fā)射架下方，導(dǎo)流槽內(nèi)產(chǎn)生的水蒸氣，是火箭騰空時(shí)噴出的尾焰，使水汽化的結(jié)果。發(fā)射場的“導(dǎo)流槽”正對火箭發(fā)射處，距離地面約有20米深?；鸺诎l(fā)射前要往導(dǎo)流槽內(nèi)會注滿400噸水。當(dāng)火箭起飛時(shí)，發(fā)出的震動相當(dāng)于6～8級地震，產(chǎn)生的尾焰長達(dá)25～30米，高達(dá)3000°C的尾焰溫度。導(dǎo)流槽內(nèi)的水這時(shí)候發(fā)揮了作用，可防止尾焰的高溫傷及箭體，還能降噪、降溫、吸收、稀釋燃料燃燒時(shí)產(chǎn)生的毒氣。

火箭發(fā)射必需的地下工程之一就是導(dǎo)流槽，用以承受火箭發(fā)射時(shí)有毒氣體的排放，包括高溫、高速、高壓燃?xì)饬鞯臎_刷，火箭和發(fā)射場的安全會受其質(zhì)量好壞的直接影響。首次采用了雙面導(dǎo)流槽的是酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心，為確保載人火箭發(fā)射的可靠性，可迅速將火箭助推器點(diǎn)火產(chǎn)生的烈焰引導(dǎo)到塔架外面，由高鋁水泥、耐火骨料（顆粒狀的耐火原料）等材料建成，這樣就快速消除高溫火焰對周圍設(shè)施的損壞。

蘇聯(lián)拜科努爾發(fā)射場火箭發(fā)射塔下，采用了十分浩大而艱巨的，形狀酷似人造峽谷的，大型水冷式鋼板導(dǎo)流槽工程。為了提供水源，在5～10千米之外，開鑿了深水井。美國航空航天局的愛德華茲空軍基地，也采用了工程投資巨大的鋼板導(dǎo)流槽。并建有一個儲水約11000立方米的水庫，冷卻水由約10千米外的幾口深水井供給。這些浩大的工程，不管是資金還是人工的消耗都可想而知。

火箭升空

火箭發(fā)射為什么怕刮風(fēng)和雷雨

火箭發(fā)射對氣象和環(huán)境有一定的要求，航天部門規(guī)定有三種情況不能進(jìn)行發(fā)射。第一種情況是雷電天氣。在強(qiáng)對流的雷電天氣發(fā)射火箭，如果火箭不幸被雷電擊中，就會直接損害火箭和衛(wèi)星的電子設(shè)備，致使其無法正常工作，嚴(yán)重時(shí)能導(dǎo)致星箭俱毀。第二種情況是強(qiáng)降雨天氣：火箭的上萬個元器件都有適宜工作的溫度和濕度范圍，溫度過高或過低，都可能失效，如果遇到強(qiáng)降雨時(shí)，火箭箭體長時(shí)間處于雨水浸泡狀態(tài)，會造成線路短路或電子設(shè)備損壞，損壞火箭。第三種情況是刮大風(fēng)：在飛行過程中火箭箭體遇到刮大風(fēng)會發(fā)生飄移，進(jìn)而偏離彈道。影響較大的是5～15千米高度的風(fēng)，最嚴(yán)重是8～12千米高空的颶風(fēng)急流帶，由于那兒的風(fēng)速很大，并伴隨著強(qiáng)風(fēng)切變，通過颶風(fēng)急流帶時(shí)火箭容易遭受，較大的影響安全的橫向剪切力。因此，發(fā)射場的氣象人員從火箭進(jìn)發(fā)射場以后，就會一直嚴(yán)密跟蹤天氣變化，每小時(shí)預(yù)報(bào)一次高空風(fēng)場，并在關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)進(jìn)行綜合預(yù)報(bào)。一般在發(fā)射前2小時(shí)，為減少高空風(fēng)的影響，對預(yù)先設(shè)計(jì)的火箭飛行彈道，根據(jù)高空風(fēng)場的變化進(jìn)行修正，必要時(shí)需推遲發(fā)射。

火箭發(fā)射場并不需要設(shè)置驅(qū)鳥設(shè)備。因?yàn)榛鸺l(fā)射時(shí)產(chǎn)生的高亮火焰、高溫和震耳欲聾的轟鳴聲，會使飛鳥受到驚嚇而紛紛飛逃。所以，火箭發(fā)射不用像飛機(jī)起飛那樣擔(dān)心“鳥撞”事件發(fā)生。

火箭發(fā)射

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