https://weibo.com/ttarticle/p/show?id=2309634633634870263856“长征5号B再入大气层”的谣言和事实
05-05 23:21 投诉 查看源网址 阅读数：63071
4月29日，中国第一个空间站的核心舱“天和”号由长征5号B遥二火箭送入太空，这是中国进入空间站...
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4月29日，中国第一个空间站的核心舱“天和”号由长征5号B遥二火箭送入太空，这是中国进入空间站时代的重要一环，也是中国载人航天工程三步走战略的第三步的开端。不料今天上午却看到某位科普作家在境外某社交媒体上发了这么一条耸人听闻的内容。
这段话真真假假。真的部分是，长征5号B的芯一级火箭残骸确实将会在近期离开绕地轨道，进入大气层，也确实有约20吨重。但假的部分或者说不准确的地方就太多了，也很具有迷惑性。
1，长征5号乙运载火箭不是“失控了”，这三个字给人的感觉是火箭出现了意外，但其实不是。
我们知道，运载火箭和卫星、飞船最终分离的时候， 它们的速度、高度都是差不多的，通常运载火箭会与卫星、飞船这样的有效载荷在轨道上一同飞行一段时间。我国的东方红一号人造卫星发射的时候就利用了这一点，科研人员在长征1号运载火箭的第三级火箭上安装了一个反光裙板，大大提升了第三级火箭的亮度，它在星箭分离之后会跟着东方红卫星一起飞过人们的视野，从而引导地面上观测者的视线。换句话说，当时人们看到的那个明显的亮点其实并不是东方红卫星，而是长征1号火箭的第三级，真正的东方红卫星在这个大亮点的附近不远处，要暗了很多。
和卫星飞船不一样，火箭在与有效载荷分离之后，基本上都处于不受控状态。这是因为火箭的主要使命就是把有效载荷送入预定轨道，通常到了星箭分离的时候，火箭上携带的推进剂也都快用光了，很难有富裕的推进剂再供火箭发动机使用，地面上也无法对失去推力的火箭进行控制，严格意义上讲，这时候的火箭就只是一块大的太空垃圾。
航天事业早期，特别是美苏太空竞赛的时候，人们不太注意这个问题，很多火箭残骸在外层空间由于种种原因爆炸成碎片，这些碎片彼此高速碰撞，又形成更多更细碎的碎片，从而在地球四周形成一团一团的“太空垃圾云”。这些细小的碎片对环绕地球飞行的航天器或者航天员的安全构成了严重威胁，因此后来人们就开始改进火箭的设计，尽量避免火箭部件在外层空间爆炸而保持相对完整的形态，从而减少细小太空垃圾的产生量，这就是火箭的“钝化”。此外，在轨运行的航天器如果工作寿命终结，人们也会控制它离开其工作轨道，并尽量降低它的轨道近地点，这叫做航天器的“离轨”。
太空垃圾的寿命有长有短，通常跟它的轨道高度有关。这是因为地球的大气层能延伸好几百公里，虽然距离地面越高越稀薄，但多多少少能够对高速运动的太空垃圾产生一些阻力，令其不断损失能量，进而慢慢降低轨道高度，如果太空垃圾的轨道近地点高度降到地球大气层相对稠密的部分里，它就会迅速与大气分子摩擦，产生高温，最终烧毁在大气层里。我们晚上看到的流星，有一部分就是太空垃圾再入地球大气层形成的。
当然，太空垃圾大小不一，厚薄不均，质地也不一样，可能有些残骸还没在大气层里烧光就落到地球表面上了。但幸运的是，地球表面70%都是海洋，剩下的30%陆地里又有大片地区（如沙漠、高山、冰原、密林）是无人居住的，所以地球上生活的人能够被太空垃圾砸中的概率是非常非常低的，迄今尚无报道。
2，运载火箭残骸的落点不是无法预测，而是无法提前精确预测。
星、箭分离点距离地面约400千米以内的那些运载火箭的残骸，绝大部分都会再入大气层，只是时间长短问题。星箭分离点越低，火箭残骸坠入大气层的时间就越短。但这个重入时间是无法提前预测的，这是因为我们对地球高空大气层的了解还很不够，对外层空间物体所受阻力的分析也难以达到完备的程度，最多能通过不断的观测和跟踪，在它真正再入大气层之前不太长的时间内计算出它的再入时间窗口，而由于火箭残骸又是以近乎7.9千米/秒的速度运动，再入时间的预测差1分钟，落点就能差几百千米。因此就算能在最后一刻预测出它的落点范围，也往往来不及采取避险措施了。
3，4月29号发射的长征5号B也不是什么“最近30年来失控下坠的最重的人造物体”。
其实这个话题去年就已经炒作过一次了，那就是2020年5月5日发射的长征5号B遥一火箭。它在完成预定任务后，于11日在美国东部的大西洋上空脱离近地轨道再入大气层。
长征5号B是目前非常少见的一级半入轨的火箭，上一个能一级半入轨的还是美国的航天飞机。常见的火箭通常是两级或者三级入轨，一级火箭在与二级火箭分离后通常直接落入预定的落区，像猎鹰9号那样的火箭甚至还可以做到一级火箭回收重用。二级火箭或者三级火箭则会伴随有效载荷进入绕地轨道，而二级火箭和三级火箭的质量通常都比一级火箭轻很多。
为了提高近地轨道运载能力，我国的长征5号乙在长征5号火箭的基础上取消了它的第二级，整个火箭由芯一级和4枚助推火箭组成，助推火箭分离后，芯一级火箭仍继续工作，把有效载荷送入轨道，自己也跟着进入绕地轨道，结果就是把自己变成一个质量巨大的太空垃圾。
长5乙遥一最后一圈飞行轨迹
当时媒体已经用各种惊悚标题报道过了，也称它是什么“最近30年来失控下坠的最重的人造物体”。事后证明这个火箭残骸绝大部分在大气层里烧得干干净净，只有少部分残骸坠落在非洲西北部毛里塔尼亚的西海岸海域，非洲有媒体报道称在长征5号B火箭残骸预测轨道附近发现了大量的金属残骸，其中科特迪瓦的博坎达（Bocanda）镇有民舍和房屋在人造天体坠落过程中受损。此外，N'guinou村也声称有房屋被太空坠落物击中，不过都没有造成人员伤亡。
因此，如果非要渲染这个太空垃圾的大和重，准确的说法是“最近30年来自由下坠的最重的人造物体之一”。
4，未来长征5号B的发射次数不是他说的10次。
按照规划，中国的空间站由一个核心舱和两个实验舱组成，其中核心舱和实验舱的质量均超过20吨，因此只能用长征5号B运载火箭来发射。加上首飞的一发，实际上长征5B的发射任务只有4发，而且已经打了一半，未来只有两次发射任务。
那这个10次发射的说法从何而来呢？中国空间站建设期间，总计需要12次发射，其中3次是长征5号B执行发射任务（太空站舱段），4次是长征7号执行发射任务（天舟货运飞船），4次是长征2F执行发射任务（神舟载人飞船），另有一次待定（估计是2024年发射巡天光学舱）。
可能该作者做了个简单的算术3+8+8-1就得出了长征5号B还要发射10次的结论。
正是由于长征5号B的发射次数很少，再加上有效载荷的质量已经非常接近它近地轨道运载能力的极限，所以不可能也没必要再给它单独设计一套控制再入的系统（长征5号家族其他型号火箭都用不上）。
这个科普作家并不熟悉中国航天的细节，那他的消息来源是哪里呢？我在网上查到了一些中英文的相关报道，其中德国之声的一篇题为《中国运载火箭返回地面 国际专家担心出现碎片雨》、转载自德新社的文章说了一些细节。
这篇文章引用哈佛大学史密森天体物理学中心的天体物理学家乔纳森·麦克道尔（Jonathan McDowell）的话，指责“中国的新火箭不符合今天的标准”。什么标准呢？这个麦克道尔先生说，"在发生了天空实验室重返大气层事件后，大家都决定避免重蹈复辙，都设法确保火箭主段不留在太空，而是进入飞行轨道，有目标地溅落海洋。”他还说什么中国未遵循这样的思路，而是设定在发射一星期后，任由地球引力使其在 "任意地点 "再入大气层。"同其它国家的现行标准相比，这样的设计有失疏忽"。
乔纳森·麦克道尔是个热心的天文学家，但他这番指责过于刻薄，如果不是媒体刻意断章取义的话。首先，他和德新社采访的其他人也承认迄今为止未出现过火箭残骸再入坠地造成人员伤亡的记录，并且火箭残骸碎片伤人概率很低。事实上上一次长征5号B再入后也确实是大部分都在大气层中烧掉了。
第二，中国此次发射星箭分离点距离地面不到200千米，初始轨道的近地点只有170千米，需要靠空间站核心舱自己在远地点启动火箭发动机来抬升近地点高度，目的就是让长征5号B的芯一级尽快脱离轨道重返大气层，避免在外层空间被破坏后形成大量太空垃圾。
第三，如前所述，由于空间站各舱段的质量已经非常接近长征5号B的运载能力，因此很难再保留部分推进剂用于离轨操作。结合这两点，我认为他指责中国“未遵循这样的思路”、“有失疏忽”是不适当的。
最后还要指出，相关炒作报道在境外社交媒体如FACEBOOK上引发了新一轮抹黑中国的高潮，不少心怀不满的无知的外国网民还把长征5号B与冠状病毒联系在一起，借此发泄对中国的憎恨情绪，甚至煽动对中国人的种族歧视。我们相信这并不是天文学家麦克道尔先生的初衷。
因此，我们有理由要求相关媒体和人士理性看待长征5号B火箭残骸再入大气层这一事件，停止传播不符合事实或者夸大事实的谣言，停止这种不负责任的恶意炒作。
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