“别只惦记火箭上天 残骸回收也有大讲究”

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火箭残骸中残留的残留物、危险品有可能形成二次危害，请广大群众不要近距离观看和接触残骸。 擅自拆卸、捡起、隐藏、销售、收购火箭残骸是西双版纳傣族自治州人民政府12月5日发布的紧急通知。

这个通知与最近的火箭发射任务形成了对比。 12月6日11时58分，中国在西昌卫星发射中心，用长征三号乙火箭(以下简称长三乙火箭)成功发射高分十四号卫星。 上述通知中提出，西双版纳傣族自治州勐海县勋满镇、西定乡、勋遮镇、勋阿镇部分区域执行火箭残骸落区任务，届时相关道路实行管制，请当地居民按照政府通知要求进行避难防护。

火箭残骸掉落的地区是如何选定的，这些残骸会产生什么影响，最大限度地避免损失？ 围绕这些问题，中国航天科技集团一院(中国火箭技术研究院)的专家向科技日报记者进行了介绍。

影响:不仅有物理打击，还有爆炸风险

一般来说，火箭分离再入后，在没有采取飞行控制和回收措施的次级水平上，结构可能破裂或爆炸，从而形成残骸。

据中国航天科技集团一院长征二号丙运载火箭型号总体设计师小李介绍，国内外现役运载火箭一般为多级火箭，除与卫星相连的末级火箭外，其余结构体包括助推器、子级乃至整流罩，发挥了各自的作用 以12月6日发射的长三乙火箭为例，为三级火箭，捆绑了4个助推器，能够产生残骸的子级有助推器、一子级、二子级、整流罩等。

火箭残骸的危害表现在不同的方面。

首先，从天而降，对地面造成物理打击，但不同的分离部位打击力不同。 例如整流罩在火箭的前端，被隐藏在卫星外面，一般是在火箭飞出大气层后再分离，分离时的飞行高度超过100公里，速度超过每秒3公里。 但整流罩具有壳薄、重量轻、面积大的优点，再入过程中大气阻力减速作用明显，根据分解和飞行测量数据，整流罩再入地面10公里左右高度后，下降速度通常在每秒100米以下，落地速度 夸张地说，如果你敏捷的话，可以在发现掉落的整流罩之后开始躲避，以免直接被击中。

如果火箭的水平和推进器掉了，就不那么客气了。 这些结构体都是圆柱形，气压面积小，内部含有发动机、油箱等，整体质量大，因此再入速度快，碰撞威力惊人。 小李说火箭一子级的落地速度可以超过每秒100米。 据报道，年12月2日，长三乙火箭发射嫦娥三号探测器后，一级火箭残骸落入湖南省邵阳市绥宁县，摧毁了两座民房。 幸运的是，当地的事前组织避难，没有出现死伤者，受害的村民也得到了赔偿。

除了高空坠落物外，残留在火箭副水平上的推进剂和高压气体也有危害。

小李说，火箭是由箭体结构、增压输送系统、电气系统、动力系统等组成的许多杂系统，在其中一个或几个环节有限的偏差情况下，火箭还能顺利完成发射任务，各级推进剂留下了一定的备用量。

以前是液体燃料传来的火箭的第一、二级，推进剂使用了四氧化二氮和异二甲基肼。 这两种燃料有以下优点:一种是有毒，会污染土壤、植物、水资源，达到一定浓度后会威胁人身安全。 二是容易自燃，两种燃料接触时会燃烧，量大时也会爆炸。 当火箭子类以每秒数百米的速度撞击地面时，皮薄箭贮藏箱容易因落地冲击而破裂，原本贮藏在不同贮藏箱中的两种燃料的极大率瞬间大面积混合并爆炸。 爆炸威力一般很大，有可能将重600公斤以上的发动机推倒很远，也有可能将爆炸声在几十米以内的窗玻璃打碎。

如果火箭落地时贮藏箱破裂没有爆炸，并不意味着安全。 火箭飞行中，其推进剂舱内一般有两三个大气压，甚至更多，如果着陆时油箱不破裂，释放其压力需要很长时间。 此外，火箭的副水平上也有控制发动机摆动的伺服气瓶的压力为21MPa，约210个气压等，用途不同，压力不同的气瓶。

以上是火箭发射前要求残骸掉落区人员撤离，火箭残骸需要由专家处置回收的理由。

偏差:天上十几米，地上几公里

鉴于火箭残骸的危险性，为火箭残骸设定坠落区域是各国进行航天发射时面临的问题。

因为助推器、一子级、二子级、整流罩等结构在火箭飞行的不同阶段是分离的，所以这次发射任务涉及几个落点。

以一级残骸落区为例，小李介绍说，火箭的飞行轨道、箭下点(火箭飞行时在地面上的投影点)、一二级分离的位置，都是事先精密设计的，结合分离时的飞行速度、倾斜角等参数，可以计算残骸下落点的中心。 但是，在火箭的实际飞行中，载荷质量的微小变化、发动机推力的微小变化等各种不明因素，有可能将一二级分离点错开。

另外，分离时速度、姿态角等参数的变化还会进一步影响命中精度。 例如，3乙长火箭的副台阶从分离到着陆大约需要300秒以上。 如果分离速度有每秒10米以上的误差，光这样最终的落点就会偏离预定范围几公里。 另外，由于之前流传的火箭结构体分离后，以无控制状态再次进入，因此过程的姿势状况和气压特征等不清楚，有时会出现一定的偏移量。

为此，科研人员开展大量实验积累数据，结合各种概率计算残骸可能散布的地点，从而划定落地范围。

小李介绍说，同一型号的火箭，根据轨道、配置、控制方案等的不同，落区也不同。 例如长征2号丙火箭在西昌发射遥感30号卫星任务时，在轨道倾斜角35，火箭起飞后向东飞。 由于我国位于西风带，火箭沿着高度空的风飞行，其一级残骸的坠落区大致面积约1200平方公里，是飞行方向长、两侧方向窄的长方形。 西昌发射倾角97左右的太阳同步轨道卫星时，高空风对理论飞行轨道的侧面作用最大，子级残骸的下落区域将接近面积更大的正方形。 火箭的二级水平由于分离高度更高、速度更快、再入过程的不明确性更大，残骸下落范围也更大。

未来:无论坠入何处，残骸都可以回收

迄今为止，宇航员一直在寻找降低火箭残骸威胁的对策。

2019年7月26日，长二丙火箭从西昌卫星发射中心上升空。 此次任务除了将3颗卫星送入轨道外，还成功开展了中国首个电网舵分离体落区安全控制技术试验。

此次试验的格子舵由许多薄格子壁嵌入边框内构成，安装在长二丙火箭的一级。 火箭发射上升空后，紧贴箭的侧壁，在一次分离再入阶段解锁、展开，按照指令旋转控制一次姿态和飞行轨迹，最终实现一次落点的精确控制。

小李表示，与以往的亚级无控制坠落相比，通过格子舵的控制，亚级坠落范围将从数千平方公里缩小到60平方公里左右。

想象一下。 如果要在西昌发射火箭，在各种条件的制约下寻找上千平方公里的无人区来落地，任务非常困难，选择60平方公里的无人区比较容易。

小李说，科研人员正在深入研究，目标是将前面传说的常规推进剂火箭的命中精度提高到几平方公里，最终实现定点着陆。 然后，在一定范围内选择落点，指定哪个地区，从而使火箭落在哪里，进一步消除火箭副级残骸对落点地区人们生产、生活的影响。

除弹着位置控制外，火箭科学家还在研究备用推进剂的安全处置策略，即在飞行试验中火箭副水平高空再飞行中，推进剂通过发动机舱向外排出，两种推进剂混合后自燃，生成水和氮等污染物 即使这两种推进剂没有完全燃烧，火箭的次级飞行高度、对外排放流量也很低，所以、、/。

随着我国使用液氧煤油的大中小型火箭的全面应用，科研人员全力开展火箭垂直着陆、无损回收技术和再利用技术的研究。 届时，分离再入的子级也将摆脱残骸的命运，再次循环到相关科研实验中。 (由记者付毅飞)