電閃雷擊,方顯長征火箭英雄本色。
文 | 朱國順
【資料圖】
1986年5月3日,邁阿密400公里外的卡納維拉爾角LC-17A發(fā)射臺上,德爾塔3914火箭搭載GOES-G氣象衛(wèi)星,沖破陰雨發(fā)射升空。60秒后,火箭穿越雨區(qū)時突然觸發(fā)雷擊,強大的雷暴電流瞬間擊穿箭體,一級火箭RS-27主發(fā)動機控制系統(tǒng)短路失控,發(fā)動機提前關機。在慣性向上飛行時姿態(tài)失控整流罩過載解體,起飛91秒后指揮中心不得不下令自毀,火箭凌空爆炸。
這是首次大型火箭起飛后遭雷擊空中爆炸,也是繼“挑戰(zhàn)者”航天飛機爆炸4個多月后美國又一次巨大航天失利。航天器防雷擊,自此成為各國研究和防范重點。
一般來說,航天器雷擊損毀概率并不大。一是火箭發(fā)射時間大都可以調整,穿越雷雨帶不過十來秒鐘,盡量避開雷雨區(qū)段是可以做到的。二是火箭天然具有避雷身材,細長金屬外殼好比屏蔽電流的“法拉第籠”,飛行時尾焰又形成巨大等離子體,遇上雷電很容易劃過箭體順等離子體滑走,不會影響箭內設備。三是火箭暴露在發(fā)射臺上時間較長遇雷可能性更大,一般氣象復雜的發(fā)射臺四周,都會設有多座高高鐵塔起避雷針作用。
凡事都有例外。雖然發(fā)射時間可以適當調整,但很多發(fā)射場天氣像孩兒臉說變就變,萬一火箭燃料加注完畢、航天員已進入座艙,突然來了一片雷雨區(qū),發(fā)射時間窗口又很短,那怎么辦?很可能咬咬牙就發(fā)射了。
1969年11月14日,美國發(fā)射阿波羅12號時,就出現(xiàn)了這個情況。那天宇航員入艙完畢靜待起飛時,肯尼迪航天中心LC-39A發(fā)射臺上空,陰云密布雨勢漸大,土星五號火箭還是按時點火發(fā)射。起飛后36.5秒在2000米高空,火箭遭遇第一次雷擊,指令艙三組燃料電池離線、全艙儀表報警、地面遙測信號中斷持續(xù)26秒;起飛52秒約4300米高度時,土星五號再度觸發(fā)雷擊,造成姿態(tài)引導儀失效。好在兩次雷擊主要制導系統(tǒng)未受損,火箭仍勉力飛行,宇航員手動恢復飛船儀表及燃料電池,地面飛控指令切換至備用模式恢復遙測,把阿波羅12號送入了預定軌道。事后分析,雨區(qū)本身并無雷電但有帶電粒子,土星五號尾焰噴出的大量等離子流相遇后引發(fā)雷電。
優(yōu)秀的現(xiàn)代火箭設計,特別注重三大防雷關鍵。一是確保“法拉第籠”完整。在箭體越來越多采用復合材料情況下,確保外殼導電性能完整,萬一遇到雷電使電流僅走外表面泄放,力保載荷與箭載電子設備安全。二是多重加強電磁屏蔽與浪涌抑制。箭上設有多重電磁屏蔽保護體系,核心線纜均有雙層以上金屬包裹,端口處加裝瞬態(tài)保護器,進一步抵御可能遇到的瞬間高壓電磁脈沖干擾,抵御極端情況下電流浪涌式襲來的沖擊。三是發(fā)揮尾焰導流通道作用。“法拉第籠”箭體與發(fā)動機尾焰高溫電離氣體形成一體,宛若一長條空中天然“接地線”,將襲來雷電直接導入大氣。在此之外,發(fā)射安排上優(yōu)先采取“躲”而不是“抗”的策略,發(fā)射場嚴密監(jiān)測大氣電場,不強行穿越雷暴區(qū)。
只是凡事總有萬一。一旦萬一,那很可能就是見證奇跡、見證歷史的時刻。
2026年7月23日20點,中國西昌衛(wèi)星發(fā)射中心上空陰雨連綿。長征三號乙搭載天鏈二號中繼衛(wèi)星06星,從發(fā)射臺準時點火升空。火箭發(fā)射36秒后,天空突然亮起一道耀眼閃電,從天到地穿越長三乙箭體。火箭頭頂閃電尾甩強光,依然毫不動搖穩(wěn)健向上飛行,將衛(wèi)星圓滿送入預定軌道。這是我國運載火箭首次被清晰目睹完整的遭遇雷擊景象。
電閃雷擊,方顯長征火箭英雄本色。
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