长五B残骸再入引多方关注:为何无法准确预测其落地?

在完成了对天河核心模块的部署之后,中国的长征五号B运载火箭残骸将于北京时间5月8日-9日再入地球大气层,由于长五B的有效载荷达到22吨,因此,这次火箭残骸再入大气层的过程,引发了多方关注。

长五B再入引发关注

在这些关注的声音中,有很多都是煞有介事的,并且听起来有些耸人听闻。比如,外媒都倾向于以令人恐怖的词语描述这次火箭残骸再入过程,称其是最近30年来“失控”进入地球大气层的最大的人造物体,甚至就惊动了美国国防部和太空司令部,美国太空司令部甚至每天都在实时追踪长五B的轨迹,而大量的外媒一直在不厌其烦地警告他们的国民:中国的长五B重达22吨,可能会砸到行人或者建筑物。

外媒在对长五B残骸的再入过程大肆渲染的同时,再次体现出西方媒体戴着有色眼镜看待中国的巨大进步,正像国内媒体所总结的那样,同样是火箭的第二级,同样都是“失控”再入,马斯克的猎鹰9火箭再入过程,被外媒称为是“夜空中灿烂的流星”,而中国的长五B就是“失控”再入,恶毒的喧哗中,透着无法掩盖的酸溜溜的意味。

不过,科学界对长五B的再入就显得非常专业,没有媒体那样煞有介事。哈佛大学天体物理中心教授、著名的天体物理学家乔纳森·麦克道威尔(Jonathan McDowell)就在社交媒体上表示:“我不会因此而失眠哪怕一秒钟。”他认为,虽然理论上长五B再入可能会对地面行人或者物品造成损害,但是这种情况发生的概率非常小,“大约为数十亿分之一”。

但是话又说回来:人类能够将重达22吨的空间站精确部署到地球轨道,为何对火箭残骸的再入过程却无法准确预测?

为何无法准确预测长五B的落点?

像长五B这样的大型人造天体再入地球大气层,之所以无法准确预测其落点,主要有以下几方面的原因:

第一,像长五B这样的人造物体再入大气层时,其进入角度不像航天飞机那样以一定的角度进入,而更可能是翻滚着在大气层中“冲浪”,这是我们无法对其落点进行准确预测的第一个原因。

第二,我们无法准确得知其在轨道上运行的绝对速度。目前测得的长五B轨道速度大约为28000 kph,但是要准确预测其落地,需要对这个速度进行精确测定,目前,这是无法实现的。如果不能精确测定其绝对速度,那么,一个小时的误差就可能产生超过18000英里的差距,因此,这样的预测是没有意义的。

第三,火箭的材料也是影响其落点的一个重要因素。尽管中国官方宣称这次再入的长五B火箭残骸主要是由类似于铝合金的材料制成的,但是显然这个提法是非常模糊的,基于众所周知的原因,外界大概率无法准确知道这个材料的确切性质和成分,而不同的材料在进入大气层中时燃烧的程度是截然不同的,如果再加上其进入大气层时的角度和翻滚的方式不同,要准确预测其最终落点几近于盲人摸象。

另外,地球高层大气的密度是时刻变化的。乔纳森·麦克道威尔说,“太空天气很难像普通天气那样预测,特别是太阳活动-来自太阳的X射线-影响着外层大气的结构,它以一种我们尚不明确的方式影响着外层大气环境。”因此,综合起来说,多方面因素导致我们现时还无法对长五B这样的人造物体再入过程进行准确预测。

这个问题能否得到解决?

那么,这个问题有没有最终的解决办法呢?毕竟,随着人类航天事业进入新纪元,像SpaceX这样的私人航天公司都能够发射大型火箭了,类似火箭残骸再入过程将不可避免地经常发生,我们该如何降低这个过程可能造成的危害?

当然,现阶段解决这个问题,仍然需要按照马斯克的猎鹰9火箭回收的思路进行,也就是说,给火箭再加入一个引擎装置,当完成有效载荷部署之后,通过加装在火箭上的引擎,让火箭的再入过程变得可控,从而避免发生不可预测的事件。但是话虽这么说,要真正实现这一点,仍然受制于多种因素,比如,从技术上来说,要实现这一点仍然很困难。SpaceX对猎鹰9一级火箭已经实现了超过100次成功的回收,但是对二级火箭的回收在进行了多次失败的尝试之后,不再试图回收,说明其难度绝非想一想那么简单。

另外,对二级火箭加装动力控制装置,将不仅影响到火箭的运载能力,而且将使得已经非常成熟的技术规则变得复杂,从而增加火箭发生故障的概率。由于航天史上因为火箭再入致人伤亡的事件几乎没有发生过,所以,你懂的,呵呵。

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