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欧洲火箭如何避免残骸伤人?

(德国之声中文网) "我们欧洲的火箭,在一开始设计时,就不会让第一级入轨!"欧空局负责"阿丽亚娜5"系列火箭的高级工程师阿巴特(Rüdeger Albat)在接受德国之声采访时,非常明确地说道。"沉重的火箭第一级,不会飞入轨道绕着地球转圈,而是会在分离后沿着一条抛物线弹道飞行。这样的话,它的轨迹就能提前精确计算出来,便于我们在发射前就计划好让它在太平洋指定区域坠落,从而能够提前规划好禁航区,以免对船只和船员造成风险。这里的关键点是:不让火箭第一级飞得太高太远,就能提前计算好轨迹。"

阿巴特指出,和"长征5B"的"一级半"构型(即除了助推器只有第一级)不同,"阿丽亚娜5"系列火箭均有第二级。这意味着,抛弃燃料耗尽的第一级后,最终将空间站舱体或卫星等有效载荷送入轨道的,是小得多也轻得多的火箭第二级;哪怕再入大气层时发生故障导致不可控,第二级火箭残骸相比又大又重的第一级残骸更容易烧毁,对地表的风险也要小得多。

### 中国外交部没说错,但是...

5月7日,即"长征5B"残骸坠毁在印度洋的两天前,中国外交部发言人汪文斌在例行记者会上表示:"火箭末级再入大气层烧蚀销毁,这是国际通行做法。"结合阿巴特介绍的"阿丽亚娜5型"火箭第二级残骸返回方式,汪文斌的说法并没有任何错误。但是,汪文斌并没有说明,"一级半"构型的"长征5B"火箭,其末级就是第一级。而当今全球其他型号的重型火箭(包括中国自己的"长征5")均采用多级构型,其第一级根本就不会飞出大气层,因此也不存在"再入大气层"之问题。

阿巴特还进一步透露,即便第二级火箭比较轻小、更易烧毁,"阿丽亚娜5"仍然将第二级发动机设计成能够两次点火的形式。简而言之:火箭在关闭发动机并释放卫星或空间站舱段到指定位置后,能够重新启动发动机,以便离开轨道前往指定区域坠毁。

### 构型可靠,但是...

对于根本没有第二级的"长征5B"型火箭而言,其沉重的第一级必须飞入环绕地球的轨道,否则就无法完成运送空间站入轨的任务。那么,"长征5B"的设计者,究竟是出于何种原因采取了这种具有残骸无控坠落风险的"一级半"构型呢?

对于这个问题,阿巴特表示,他只是欧洲空间局的火箭工程师,并不直接了解中国设计者的真实想法。他指出,其实除了"长征5B"之外,中国的其他重载火箭并没有采用"一级半"构型。"这种构型最大的好处就是,结构比较简单,适合运送低轨道载荷。"

至于"长征5B"的第一级是否能够像"阿丽亚娜5"的第二级那样,在完成任务后重启发动机前往指定区域坠毁,阿巴特表示"因为不了解具体情况,所以不便置评"。

### 姊妹火箭"长征5"能够重启发动机,但是...

根据公开资料,"长征5"系列火箭的第一级氢氧发动机YF-77并没有做两次点火设计,倒是其第二级氢氧发动机YF-75D具有两次点火功能,2020年7月该型火箭发射中国火星探测器"天问1号"时就运用到了该功能。但如前所述,专注于运送低轨道重载荷的"长征5B"并没有选装第二级。

近年来,各国航天器无控坠入大气层的情况屡屡发生。但是,美国哈佛大学天文物理学家Jonathan McDowell指出,除了"长征5B",无控坠毁的要么是比较小的残骸,要么是比较大的航天器出现了故障。"10吨以上的航天器,从一开始就设计成无控坠入大气层的模式,除了长征5B别无第二种。"

根据计划,到2022年底前,"长征5B"还将发射至少两次,将中国空间站另两个分别重达20余吨的舱段送入太空。中国航天部门目前并没有披露是否能对该型火箭沉重的第一级进行改造,以实现可控坠落。

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作者: 崔牧
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