[德國之聲]_歐洲火箭如何避免殘骸傷人?

newhello

歐洲火箭如何避免殘骸傷人?
12.05.2021
[德國之聲]

圍繞20餘噸的「長征5B型」火箭殘骸無控返回的爭議，中國外交部一再強調，這是「國際通行做法」。那麼，運力和「長征5」系列相近的歐洲空間局「阿麗亞娜5」系列火箭，又是如何解決火箭殘骸墜落之問題？



歐空局的阿麗亞娜5火箭


(德國之聲中文網) "我們歐洲的火箭，在一開始設計時，就不會讓第一級入軌！"歐空局負責"阿麗亞娜5"系列火箭的高級工程師阿巴特(Rüdeger Albat)在接受德國之聲採訪時，非常明確地說道。"沉重的火箭第一級，不會飛入軌道繞著地球轉圈，而是會在分離後沿著一條拋物線彈道飛行。這樣的話，它的軌跡就能提前精確計算出來，便於我們在發射前就計劃好讓它在太平洋指定區域墜落，從而能夠提前規劃好禁航區，以免對船隻和船員造成風險。這裡的關鍵點是：不讓火箭第一級飛得太高太遠，就能提前計算好軌跡。"


阿巴特指出，和"長征5B"的"一級半"構型(即除了助推器只有第一級)不同，"阿麗亞娜5"系列火箭均有第二級。這意味著，拋棄燃料耗盡的第一級後，最終將空間站艙體或衛星等有效載荷送入軌道的，是小得多也輕得多的火箭第二級；哪怕再入大氣層時發生故障導致不可控，第二級火箭殘骸相比又大又重的第一級殘骸更容易燒毀，對地表的風險也要小得多。


中國外交部沒說錯，但是...

長征5B火箭只有第一級以及四枚助推器，專門用於運載低軌道重載荷，被認為是空間站「專車」


5月7日，即"長征5B"殘骸墜毀在印度洋的兩天前，中國外交部發言人汪文斌在例行記者會上表示："火箭末級再入大氣層燒蝕銷毀，這是國際通行做法。"結合阿巴特介紹的"阿麗亞娜5型"火箭第二級殘骸返回方式，汪文斌的說法並沒有任何錯誤。但是，汪文斌並沒有說明，"一級半"構型的"長征5B"火箭，其末級就是第一級。而當今全球其他型號的重型火箭(包括中國自己的"長征5")均採用多級構型，其第一級根本就不會飛出大氣層，因此也不存在"再入大氣層"之問題。


阿巴特還進一步透露，即便第二級火箭比較輕小、更易燒毀，"阿麗亞娜5"仍然將第二級發動機設計成能夠兩次點火的形式。簡而言之：火箭在關閉發動機並釋放衛星或空間站艙段到指定位置後，能夠重新啟動發動機，以便離開軌道前往指定區域墜毀。



構型可靠，但是...


對於根本沒有第二級的"長征5B"型火箭而言，其沉重的第一級必須飛入環繞地球的軌道，否則就無法完成運送空間站入軌的任務。那麼，"長征5B"的設計者，究竟是出於何種原因採取了這種具有殘骸無控墜落風險的"一級半"構型呢？


對於這個問題，阿巴特表示，他只是歐洲空間局的火箭工程師，並不直接瞭解中國設計者的真實想法。他指出，其實除了"長征5B"之外，中國的其他重載火箭並沒有採用"一級半"構型。"這種構型最大的好處就是，結構比較簡單，適合運送低軌道載荷。"


至於"長征5B"的第一級是否能夠像"阿麗亞娜5"的第二級那樣，在完成任務後重啟發動機前往指定區域墜毀，阿巴特表示"因為不瞭解具體情況，所以不便置評"。


姊妹火箭"長征5"能夠重啟發動機，但是...


根據公開資料，"長征5"系列火箭的第一級氫氧發動機YF-77並沒有做兩次點火設計，倒是其第二級氫氧發動機YF-75D具有兩次點火功能，2020年7月該型火箭發射中國火星探測器"天問1號"時就運用到了該功能。但如前所述，專注於運送低軌道重載荷的"長征5B"並沒有選裝第二級。


近年來，各國航天器無控墜入大氣層的情況屢屢發生。但是，美國哈佛大學天文物理學家Jonathan McDowell指出，除了"長征5B"，無控墜毀的要麼是比較小的殘骸，要麼是比較大的航天器出現了故障。"10噸以上的航天器，從一開始就設計成無控墜入大氣層的模式，除了長征5B別無第二種。"


根據計劃，到2022年底前，"長征5B"還將發射至少兩次，將中國空間站另兩個分別重達20餘噸的艙段送入太空。中國航天部門目前並沒有披露是否能對該型火箭沉重的第一級進行改造，以實現可控墜落。