技术分析:长征5B残骸重返地球时,砸中人的概率到底有多大?

2021-05-06 14:48:01 科学声音

2021年4月29日,我们用长征5B运载火箭成功发射了天宫空间站的核心舱段天和号。

如果大家并不是航天方面的资深爱好者,有很多事儿可能就不太想得通,每一次长征5B一发射,过个三五天以后,肯定会引得海峡对岸各路媒体一阵舆论狂欢。各路名嘴连挖苦带讽刺,不仅仅是自由时报这样的,就连科技媒体都跟着带节奏。

当然,台湾并不是这股风潮的源头,源头都在欧美。他们的主流媒体,比如英国的卫报,比如美国的CNN也都报道了,跟风转载的就多了去了。就连美国国防部五角大楼也都牵连进来了。他们关注的焦点并不在空间站核心舱段,而是在长征5B运载火箭上。

长征5B运载火箭怎么就有这么大的影响力呢?听我慢慢说。

我们的长征5B在4月29号正常发射,仅仅8分钟以后,就把空间站送进了接近400公里高的椭圆轨道。美国人对太空保持长期监视,他们很快就捕捉到了天和号核心舱,以及长征5B运载火箭的芯级。美国军方给长征5B的芯级火箭起了个编号叫2021-035B。

军方很多信息不便公开,所以各大媒体的消息来源主要来自于哈佛大学天体物理学中心的天体物理学家乔纳森·麦克道尔。他在自己的Twitter账号上公布了这两个飞行器的测算轨道。

大家可以看到,蓝色的线表示的是天和核心舱的远地点和近地点。你看天和核心舱的这两个数值就是一条漂亮的水平线,说明轨道非常的稳定。红色的线代表长征5B芯级火箭,它的轨迹就不是这样了,近地点和远地点都在不断地减少。这说明啥呢,这说明长征5B火箭的芯级正在逐渐坠落。

世界上喜欢观测航天器的爱好者很多,在望远镜里,长征5B火箭就是个小亮点。这个小亮点在不断闪烁。这说明火箭是不受控制状态,正在翻滚。

这事儿经过各大西方媒体的报道,再被台湾的媒体一转载,就变得无比邪乎。对于这些人,在我看来,就四个字“少见多怪”。

道理很简单,长征5B火箭是一个一级半火箭,在世界上也是比较少有的类型。大部分的运载火箭都起码是两级以上。所以长征5B运载火箭遇到的问题是独有的。

长征5B其实就是长征5号的一级火箭单独拿出来,直接顶着载荷往太空里打。火箭有4个助推器,总共8个YF100发动机,能产生960吨的推力。中间的芯级用的是2台YF77氢氧发动机,总推力才100吨。加起来足有上千吨的推力,火箭本身才800多吨重,因此在强大的推力支撑下,可以一路加速飞向太空。

起飞以后170秒,四个助推器就烧完了,可以扔掉了。中间芯级的氢氧发动机虽然推力不大,但是比重高。比冲大概就相当于汽车的百公里耗油这个指标。火箭芯级长30米,直径5米,装的几乎都是液氢。液氧占据的体积不大,因为液氢的密度太低,只能弄个大罐子。

氢氧发动机省油,可以烧400多秒,相当于火箭一直在加速,一直加速到超过第一宇宙速度。把空间站核心舱送进接近400公里高的椭圆轨道。但是,这时候芯级火箭自己的速度也已经超过了第一宇宙速度,它自己一时半会儿也是下不来的。

如果是长征5号,不是长征5B,那么就不一样了,因为长征5号是二级火箭,二级加上载荷还是很重的,所以火箭的一级用尽全力也无法加速到第一宇宙速度,在烧光燃料以后,二级火箭点火分离,继续把载荷往上送。一级火箭则完成使命,沿着弹道掉进太平洋里。正因为一级火箭速度并不快,走的路线也是一个简单的弹道,所以比较容易预测落点,太平洋很辽阔,不会砸到人的。

长征5B就不一样了,芯级火箭已经超过第一宇宙速度,一时半会儿下不来,燃料也烧光了,没办法再控制姿态了。我们从麦克道尔提供到的数据上也能看得出,火箭的芯级处在一个近地点100多公里,远地点300多公里的长椭圆轨道上,在这个高度上,其实并不是完全的真空,多多少少有一些空气,会对火箭的芯级产生阻力。所以火箭的也就会越转越低,最终会掉下来。

正因为绕的圈数太多,过程太长,因此干扰因素也就不可忽视了,稍微受一点干扰,落点就偏差好远。大气是有波动的,也会受到太阳辐射的影响,这都是不可控因素。去年5月份发射的长征5B遥1运载火箭也出现了这种情况,在太空里绕了100多圈才下来。沿途路过很多人口密集区,也会路过美国的芝加哥和纽约。

最后,长征5B遥1的芯级火箭是在路过纽约15分钟以后,掉在了西非科特迪瓦的一个叫博康达的小镇附近,这个小镇有6万人。当地人听到天空传来巨响,有火光从天而降,后来还捡到一点碎片。他们稀里糊涂,一头雾水。美国人一阵一阵后怕,还惊诧了一阵子。

其实美国人自己的火箭残骸也会往下掉,就在不久前,美国用猎鹰9号发射星链卫星,猎鹰9号的第二级火箭也会遇到再入大气层的问题,这是路人拍到的二级火箭的残骸拖着火光划过天际的视频。

只要有火箭发射,这个问题或多或少的都存在,只是火箭的第二级很小,几吨重而已,还没落到地上就烧的差不多了。大家也就不太在意。但是长征5B的芯级太大了,足有22吨重,有些部件没烧光,掉在了地上,好在没砸到人。

所以这就成了媒体炒作的热点。作为学者,麦克道尔教授在接受媒体采访的时候说的很清楚,这一次长征5B遥2火箭的芯级很可能在5月8号~10号左右坠落下来,地球上70%的面积是海洋,陆地上也不是到处有人,砸到人的机会很小很小。最大的海洋就是太平洋,掉进太平洋概率最大。

但是欧美各大媒体报道这件事的时候,就变得有点阴阳怪气的。把夹带私货的部分放在开头,造成先入为主的印象,这也是常用的春秋笔法了。虽然说出来的话你也挑不出明显的错来,但是总觉得哪里不舒服。到了部分中国台湾的媒体嘴里,就更是会添油加醋的,有人干脆就是满嘴跑火车,硬说是火箭失控。瞪眼胡说八道,为了圈粉连脸都不要了。

未来,这种舆论战的问题我们还会碰到,因为空间站的舱段还要一个个地打上去,长征5B火箭还有好几次任务呢。

有人可能会觉得,我们要做负责任的大国嘛,火箭残骸掉下来,还无法预测掉在哪里,是不是有点不太合适?说实话,我们想到的事儿,人家设计师工程师们都想过。我们已经陆陆续续在长征2号和长征4号上加装栅格舵来控制火箭的精确落点。火箭的一级,或者助推器可能会落在人口比较稠密的地区,能够精确控制落点当然是最好不过的事情。这也为我们未来制造出可回收的火箭积累经验。

但是,目前看来,长征5B加装可控落点装置,可能性不大。因为长征5B实际上就是长征5号的一级火箭,如果专门做了针对性改进,那就和长征5号不通用了。况且,砸到人的概率真的很小很小。未来长征5B的发射次数又不多,也就是往近地轨道发射大型舱段会用得上,不值得去做改进。

退一万步说,万一真的砸到人,赔钱就是了。任何事情都不是没风险的对吧。我们只能权衡利弊,尽量把风险压低。

总之,只有掌握了足够多的知识,才能够不被媒体忽悠。想不被忽悠,记得关注我的节目哟。

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