在之前的文章中,我们已经知道了太空垃圾或火箭残骸在坠入大气层后大多无法彻底燃烧干净,而且还会剩下20--40%的重量。那么既然如此,为了避免不必要的风险,这些太空垃圾(火箭卫星残骸)的坠落地点是否可以控制呢?以及是如何控制坠落风险的呢?
火箭残骸落点是否可控?
首先我们来看看坠落地点是否可控,答案是一定的。我们先来看一下火箭残骸是如何坠落的,我们就以航天飞机的发射过程为例,看看它各个部件的坠落过程是如何的。
航天飞机中间红色的部分是油箱,它没有发动机,两侧的两个白色物体是固体燃料助推器,所以火箭的动力就是来自它和航天飞机。航天飞机的两个固体助推器,是可以重复使用,每一个长度45米,重量68吨,非常的重。
点火两分钟以后固体燃料耗尽,固体燃料助推器(白色的部分)就会脱离火箭。此时的高度是45公里,最后他会通过降落伞减速落在大西洋,整个的运动轨迹都已经提前计算好,它的发射地点就是在海边,所以一级火箭或者助推器就直接坠落在海里。
助推器落在海里8分30秒以后,油箱中的燃料就会耗尽,它就会和航天飞机进行分离。此时的高度大约是公里,80分钟以后它也会降落到预定的海域。
如何控制坠落风险?
下一个问题是如何控制火箭残骸坠落的风险?首先就是选择一个好的发射地点,一般都是选择在海边,让火箭的第1级和助推器有充分的范围进行降落;其次就是在设计阶段对火箭进行分级,不要让最重的第1级火箭进入地球轨道,同时第1级的分离高度越低就更容易预测它的降落地点。
现在的火箭一般都是分级的,最常见的是二级和三级火箭,在火箭的旁边还会加上助推器,比如说美国6次登月使用的火箭“土星五号”就是一个三级火箭,一级的长度有42米,重量有吨,在火箭升到67公里时他就会分离落回地面。
土星5号火箭分级可以减少末级火箭的重量,从而减少再入大气层时的风险,因为小的火箭更容易在大气层中燃烧干净,如果失控造成的风险相对来说也会比较小。但火箭分级最主要的功能是增加运载能力,因为根据火箭的公式,多级火箭的运载能力,要远远超过单级火箭。
那么末级火箭将目标升入轨道以后又该如何处理?比如说70年代所使用的土星五号,最后的第三级火箭才会将宇航员送入月球轨道。对于第三级火箭,每一次发射的处理方法都不一样的——阿波罗的8号、10号还有11号,是把它推到了围绕太阳飞行的轨道;阿波罗12号的第三级火箭是在围绕地球飞行;而阿波罗13--17号的第3级火箭推进器都是撞向了月球。
还有一种方法是增加火箭末级重新点火的功能。末级火箭将卫星送入轨道并且分离以后,发动机可以重新启动,引导火箭前往指定区域坠毁,或者也可以将火箭推送至更远的轨道。
而现在大部分国家都对火箭的末级和卫星进行“钝化处理”。它们会在任务结束之前自动将燃料和电池处理掉,因为这部分最容易发生爆炸。
但这种操作是在90年代之后的卫星才开始的,所以就经常有已经报废的卫星仍然会发生爆炸,而它们的碎片也可能会撞击别的卫星引起链式反应。所以相比而言,卫星残骸的危险要远远大于火箭残骸的风险!
在了解完太空垃圾(火箭卫星残骸)的落点及控制方式后,我们在下一期的内容里将会讲解许多人最为关心的问题:太空垃圾砸到人的概率到底有多大?
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