長徵5號b型遙三運載火箭殘骸（長徵五號B殘骸墜落地球）

2023-04-12 01:34:35

據中國載人航天辦公室確認，2022年7月31日0時55分左右，長徵五號B遙三運載火箭末級殘骸已再入大氣層，落區位於東經119.0°，北緯9.1°周邊海域，絕大部分器件在再入大氣層過程中燒蝕銷毀。

長五B遙三火箭一級殘骸落區及路徑

此前，有馬來西亞網友在古晉地區拍攝到有「流星」划過夜空，哈佛天體物理學家喬納森·麥克道爾認為這「流星群」就是長五B墜落的殘骸。由此可判斷殘骸墜落之前的飛行軌跡是自西南向東北方向，軌道角度約41°，與長五飛行軌道面數據契合。

馬來西亞網友拍到的視頻片段

2022年7月24日，長徵五號B運載火箭成功發射「問天」實驗艙，掀起中國空間站在軌建設的新高潮。西方媒體對「天宮」的報導一筆帶過，反而再一次熱炒長徵五號火箭殘骸重返大氣層「有可能砸到人」。

或許是對火箭缺乏了解，國內的一些朋友也跟著擔心起來，說人家美國的火箭早就實現了可回收並重複使用，咱們的長徵火箭還是一次性的，既浪費又危險，是不是太落後了？

長徵五號B火箭一級殘骸墜落

隨著科學技術的進步，太空發射活動越來越頻繁，從天上掉東西這事也越來越常見，不僅有各種報廢的衛星，也包括發射衛星的火箭殘骸。國際空間站更換儲能電池後，直接用機械臂把幾噸重的舊電池朝下扔。

長徵五號B在發射「問天」實驗艙的過程中，火箭四個助推器在起飛後約3分鐘關機並與火箭分離，整流罩則在1分鐘後被拋棄。

長徵五號B發射過程中助推器分離

整流罩的作用是減少空氣阻力，防止空氣摩擦對發射載荷造成氣動加熱，拋掉整流罩就意味著火箭已經達到100公裡高度，「飛出了大氣層」，可以把它拋棄以減輕重量。由此我們可以推斷，長徵五號B的四個助推器是在大氣層內就分離並落入南海海域。

火箭飛出大氣層後拋整流罩

與長徵五號標準型不同，長徵五號B是為空間站發射任務專門打造的「一級半」火箭，這個「半級」指四枚助推器，它們為火箭起飛貢獻了約90%的推力；而長五B的「芯一級」負責將「問天」實驗艙加速到7.9公裡/秒的高速度，以追上在軌運行的天宮空間站。

當「問天」的飛行高度與速度達到計劃要求後，長徵火箭一級發動機關機並與載荷分離。也就是說在連續運行500秒之後，火箭就處於沒有推力且「不受控」的狀態。

長五B一級火箭在大氣層外與載荷分離

火箭發動機關機之後並不會立刻就掉下來，因為它的速度快啊，所以就會跟實驗艙一起繞著地球飛。實驗艙上裝了小發動機，它能在地面控制下變軌並且慢慢靠近空間站。

長徵五號一級火箭的燃料耗盡，發動機也就不能再啟動，變成了一個「火箭殘骸」。

雖說是「出了大氣層」，但在距離地面一兩百公裡的高度還是會有稀薄的空氣，空氣阻力不停地給火箭殘骸減速，並最終讓它掉回地面。西方媒體拼命炒作的，就是火箭殘骸落回地面這件事。

長徵五號B為天宮空間站打造

長徵五號B火箭能將重達25噸的有效載荷發射到距離地面400公裡的近地軌道，它的一級火箭有33.16米高，直徑達5米，起飛總質量達186.9噸。由於火箭裡邊裝了165.3噸推進劑，因此一級火箭的「乾重」只有21.6噸。

但不管怎麼樣，一個20多噸重、11層樓高的大傢伙，從200公裡高的天上掉下來，砸到花花草草也就算了，這要是掉在城市裡，砸到人......想想也挺可怕的不是嗎？

我們在文章開頭說了，現在火箭發射頻繁，天上掉東西的事情很常見，與長徵五B類似，歐洲阿麗亞娜火箭的助推器就經常掉到海裡，與在一旁打撈的橡皮艇比起來也顯得十分巨大。

阿麗亞娜火箭助推器落海

火箭助推器大多在大氣層內分離，它們掉落的位置不遠，並且落點可以預測，只要事先撤離相關區域的人就不會造成傷害。怕就怕你不知道它會掉在哪兒，冷不丁天上掉一個大火箭下來。

火箭發射時常伴隨殘骸落地

在宣傳上，西方媒體玩了一個花招，他們只講長徵五B有21噸重、很龐大，卻隻字不提這個火箭殘骸會在大氣層裡基本燒光，實際落到地面的東西非常少。

與馬斯克亮閃閃的不鏽鋼「星艦」不同，世界上絕大多數火箭都是用很輕的鋁合金製造。因為鋁合金有足夠的強度，同時密度低、足夠輕，能用最小的代價送衛星上天。

長徵五號B火箭殼體厚度大約只有3毫米，這與5米直徑的大塊頭比起來簡直可以用「薄如蟬翼」來形容。長五B的燃料儲罐也是用鋁合金打造，卻能承受極高的內部壓力，如果把它按比例縮到易拉罐的大小，火箭燃料儲罐的厚度僅是易拉罐的三分之一！

長徵五號火箭殼體採用非常薄的鋁合金

當地球之外的小天體進入到大氣層時，它會與大氣層裡的空氣分子發生高速碰撞與擠壓，這種碰撞的能量傳遞到小天體表面產生近2000℃的高溫，於是我們就能看到閃亮的火流星。

空氣的氣動加熱適用於一切高速進入大氣層的物體，包括隕石、載人飛船、失效的衛星和火箭殘骸。

載人飛船再入大氣層時產生高溫

載人飛船依靠特殊的「防熱大底」來阻隔和蒸發熱量，從而保護飛船裡的航天員，火箭殘骸沒有防熱措施，它會在高速再入大氣層時被加熱到一兩千度。我們知道鋁的熔點為660.37℃，所以長徵五號B薄薄的殼體將在高空迅速軟化、破碎、變成鋁液滴。鋁是一種化學性質非常活潑的金屬，高溫鋁液滴會與空氣中的氧氣發生化學反應，劇烈燃燒，變成一團團明亮的火球，化為灰燼。

火箭殘骸墜落大氣層時燃燒成灰燼

並非火箭殘骸的所有部分都能在大氣層裡燒完，比如獵鷹火箭裡邊碳纖維的燃料儲罐，以及土星五號發動機的噴口。

有一些零件本身就耐高溫，又或者隨著高度的下降，殘骸墜落的速度大幅度衰減，溫度降低。於是就會有一些殘骸以大約90米/秒的速度砸向地面或者掉進海裡。

土星5號火箭發動機殘骸在海底被撈起

你可能會說，為什麼我們不造像美國「獵鷹9號」或「獵鷹重型」那樣的火箭？只要把火箭回收，就可以不必擔心它會砸到人，並且還能節省發射成本。難道我們還不如美國一家私人公司？

兩枚獵鷹重型助推器發射後回收

垂直著陸並不是什麼高深的技術，中、美太空飛行器在月球表面著陸的難度要大得多。但將它用於火箭的商業化飛行，並且成功回收上百次，SpaceX是唯一的一家。

「獵鷹」火箭只能回收它的第一級，它就像長徵五號B的助推器一樣，不會飛出大氣層，因此它們的末端飛行速度不快，可以用比較少的燃料來減速、調整飛行姿態，然後垂直降落到著陸區。

火箭回收時需要消耗大量燃料

由於返回時需要開啟火箭發動機，火箭裡也得保留一部分燃料，這些燃料是在發射時就裝在火箭裡的，相應地就大幅度減少了火箭的有效載荷。

「獵鷹-9」火箭理論上最多能推22.8噸的衛星到近地軌道，只比長徵五號B差一點。但要想回收它的一級火箭就只能運16.25噸，送「問天」實驗艙還差很遠。

「獵鷹重型」將三枚獵鷹一極火箭捆綁，其近地軌道全推力運載能力達63.8噸，按理說發射中國空間站沒問題。但是到目前為止，這款火箭三次發射中最重的是一顆6.4噸的衛星（Arabsat-6A）。

獵鷹重型火箭第二級因飛出大氣層不可回收

所以，包括美國在內，世界上能發射中國空間站三大模塊同時又可控回收的火箭只存在於PPT上，以及某些網友的想像中。

實際上SpaceX不是沒想過回收「獵鷹9」的二級火箭，但由於將第二級火箭從23倍音速降到可接受的速度需要消耗太多燃料，根本就沒辦法發射衛星，最後不得不放棄。「星艦」？等它成了再說。

我們要的是高成功率，資金寶貴，時間更寶貴，炸不起。

講了這麼多，你可能還在關心長徵五號B殘骸掉下來，會不會真像外媒講的那樣砸到人？答案是有這個可能性，但概率極低。

掉在美國農場的獵鷹火箭第二級殘骸

長徵五號B一級殘骸中的絕大部分會在大氣層中燒盡，其餘像發動機的高溫合金、一些不燃的複合材料、絕熱管、以及少量輕薄的部件會落回地（海）面。但據哈佛天體物理學家喬納森·麥克道爾的說法，火箭墜落地球後擊中人的概率僅為幾十億分之一，相比之下，人被隕石命中的概率大約是7億分之一，一個人一輩子遭雷劈的概率是12000分之一。

快去買吧，中500萬的概率比被火箭砸到的概率要大許多倍！

參考資料與圖片來源：

1、CCTV：直播「長徵五號B遙三火箭發射問天實驗艙」

2、維基百科：大氣再入，獵鷹9，獵鷹重型，長徵五號，國際空間站，鋁

3、南華早報：「我們應該擔心中國火箭撞擊地球的空間碎片嗎？」

4、Space網站：「不要對本周末的中國太空垃圾墜毀事件感到恐慌」

5、Theverge網：「SpaceX火箭碎片墜落在華盛頓的農場」

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