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12月16日的社交媒体上爆出一段视频显示,几位村民拍摄到了一个正从高空翻滚坠落的棍状物,最后砸落在了一个山坡上发生了大爆炸,腾起一阵红黄色的烟雾,有村民在画外高喊落了落了,似乎还听到有人要前往查看声音,是前往围观还是打110报警?老司机忠告,千万别去凑热闹,第一时间报警才是王道!

原来是长征三号乙运载火箭助推器坠落

笔者看到这画面时也是一愣,因为从来没见过如此清晰的火箭坠落画面,从天顶的黑点开始到翻滚坠落,最后落地发生大爆炸的全过程确实是第一次看到。根据画面直接可以判断是火箭或者助推器,但却不知道是哪款火箭的组件。

12月26日有两次发射,究竟长征三号乙还是长征十一?

首先确定这是在中国境内,因为很容易分辨出这是某地的方言,估计很多网友都能听懂一点。笔者查了下,12月26日中国总共有两次火箭发射记录:

  • 2023年12月26日6时39分,我国从阳江附近海上发射平台使用长征十一号运载火箭成功发射试验二十四号C卫星共三星。此次发射为全球2023年第216次航天发射,中国第64次,本月第10次,长征十一号运载火箭第2次。
  • 2023年12月26日11时26分,我国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭与远征一号上面级,成功发射第五十七颗、五十八颗北斗导航卫星。此次发射为2023年全球第217次航天发射,我国第65次,本月第11次,长征三号乙第六次,这是长征系列运载火箭的第504次

说明下以上统计数据来自微博大佬@VONY7。首先可以排除掉长征十一号运载火箭,原因很简单,第一个原因是这次发射在广东阳江附近的海面,按我国发射卫星一贯以来的路径,都是向西南或者东南方向发射,阳江附近发射的火箭助推器或者一级火箭会掉落在大海上,不太可能会坠落到内陆山地。

第二个原因是固体火箭助推器坠落时已经烧完,基本不会发生爆炸,因为固体火箭无法停机,即使分离时还有燃料未烧完也会继续燃烧直至烧尽,所以坠落时就是一个空壳,不会发生如此大动静的爆炸,而液体火箭关机仍然可能有残余燃料,可能会在坠落后发生爆炸。

26日的五十七颗、五十八颗北斗导航卫星运载火箭长征三号乙发射地点是在西昌卫星发射中心,下图是这枚火箭的助推器、一级火箭以及二级火箭的坠落地,各位应该就能估计出这次火箭坠落的点应该在曲靖到昆明之间的山地区域:

长征三号乙是一枚有四个“捆绑型”助推器的三级火箭,高54.5米~58米,直径3.35米(为了妥协铁路隧道),总质量425.8d吨~456吨,LEO(近地轨道)载荷在11.2~11.5吨,从1996年首飞以来已经发射过93次,2次失败,2次部分失败,成功率95.7%,是一种相当成熟的运载火箭。

长征三号乙可能大家都不是特别熟悉,毕竟我国运载火箭种类繁多,从CZ-2到CZ-11看得眼花缭乱,但要说它发射过的著名载荷大家就不陌生了,比如2013年12月2日发射的嫦娥三号,这是中国第一个月面着陆器,还有2018年12月8日发射的嫦娥四号,是全球第一个月球背面着陆的探测器,除了这两尊大神外,长征三号乙还是发射北斗导航卫星的专业户,所以这枚火箭的出镜率可是相当高的。

火箭是好火箭:但坠落的火箭却不能围观

各位围观群众可千万别因为长征三号乙火箭是功勋火箭就觉得很亲切,对于坠落的火箭跑过去围观,事实上却万万不可,因为长征三号乙火箭的燃料是偏二甲肼与四氧化二氮,这俩货都有毒,偏二甲肼是无色易燃液体,分子式(CH3)2NNH2,是一种强还原剂,有毒,可致癌,且能透过皮肤直接进入人体内,经常与氧化剂四氧化二氮搭配作为火箭燃料使用。

四氧化二氮是一种棕黄色液体,分子式是N2O4,有剧毒,并且有腐蚀性,它与偏二甲肼的反应方程式为:

C2H8N2 + 2N2O4=2CO2 + 4H2O + 3N2

二氧化碳和水与氮气都是无色的,当然水蒸气会形成白色汽雾,但偏二甲肼与四氧化二氮的火箭发射时往往会出现红棕色的烟雾,到底是怎么回事?原因很简单,没烧完全,因为四氧化二氮受热很容易分解成二氧化氮,这种气体就是红棕色的,所以偏二甲肼与四氧化二氮为燃料的火箭发射特征就是红棕色烟雾。

所以在现场坠落时腾出一团红黄色的烟雾就是残余燃料的助推器,之所以确认时助推器是因为这个坠落物尺寸不是特别大,另一个特征是尾翼是单片的,而且长征三号乙的助推器使用的也是偏二甲肼与四氧化二氮作为燃料。

因此为了防止围观群众中毒,千万别在这种有毒燃料火箭的坠落现场围观,有可能还没有烧尽的有毒燃料,别因为凑人热闹最后闹出人命来,这就不划算了。

既然有毒为什么还要做燃料?

原因是是偏二甲肼的与四氧化二氮的火箭比冲比较高,这是衡量燃料耐用率的一个指标,简单的说就是相同功率下的发动机,比冲高的发动机燃料更耐烧。早期的硝酸以及酒精灯燃料比冲比较低,偏二甲肼和四氧化二氮比冲能达到260多,所以使用这种燃料的火箭还不少:

  • 苏联的R-36、SS-19、质子号火箭;
  • 中国的东风-5、长征二号丙运载火箭;
  • 美国的泰坦系列运载火箭、三角洲系列运载火箭等则将偏二甲肼和联氨一比一混合(称航空肼50)后,再与四氧化二氮配合使用。

另一个好处是偏二甲肼与四氧化二氮只要在燃烧室相遇即可发生剧烈燃烧,省掉了点火环节,火箭发动机可靠性相对会增加不少,因此使用这种燃料的火箭还是不少,不过目前逐渐被液氧煤油火箭代替,比如中国的CZ-5以及CZ-10火箭都用液氧煤油,也有使用氢氧燃料的。

不过笔者要说明一下,有很多场合还是少不了这种偏二甲肼与四氧化二氮的火箭燃料,比如在国际空间站上的姿态控制火箭以及变轨的主推力火箭,另外在月球与火星着陆的变推力火箭等都暂时无法替代。

因为这种场合的火箭主要考虑的不是推力或者比冲,而是可靠性,一般这种场合都会使用最可靠的挤压循环(以氮气瓶为压力源将燃料压进燃烧室),只要相遇就能剧烈燃烧算是点火成功了,国际空间站每隔一星期就要开机一次提高轨道,而月球与火星着陆时只有一次机会,要是开机失败就直接坠落或者减速入轨是错过目标。

不过中国的天宫空间站上使用了离子推进作为轨道维持的“辅助发动机”,这种使用电力加速离子产生推力的发动机极其节省燃料,但推力不大,长期开机作为轨道维持是没有问题的,但要是作为轨道调整发动机则远远不够,因此在中国天宫空间站上依然少不了偏二甲肼与四氧化二氮这种神器燃料。

为何在海南造火箭发射场:这下各位知道原因了吧

这种毒燃料火箭发射时掉落在地面上多危险,为什么不建在海边,让它掉在海里?其实我国有多个发射场,比如酒泉、太原和西昌卫星发射中心,当然还有后起之秀文昌航天发射场就在海边,大的发射场就这几个,当然除了大的外还有小的,比如山东的海上发射场,上文说的广东阳江海上发射场,还有宁波发射场,还有部分民营发射场等等。

为什么要建造那么多发射场?

发射场的位置和建设时代以及用途有很大的关系,早期我国建设发射场时考虑的国家安全问题,因为在海边发射后一旦失控坠落在大海,当年我国海上力量非常薄弱,被美国等国捞走获知我国火箭发射水平而导致泄密,因此早期选择发射场都在内陆腹地。

后来我国军事建设以及国力强大之后再也不用担心这个问题,可以在海边自由建设发射场,所以前些年就建设了海南文昌发射场,一般我们都认为发射卫星在赤道或者靠近低纬度地区更适合建设发射场,原因是发射卫星时可以获得地球自转约400多米/秒的天然加速,当然是低纬度更合适了。

但这是发射小倾角轨道卫星,比如与赤道平行或者倾角不大的卫星,如果发射大倾角甚至90°倾角卫星甚至更高,那么是高纬度发射场更有优势,比如我们的天宫空间站倾角在42度左右,从理论上看在纬度在42°左右或者尽量接近的发射场发射卫星最节省燃料。

除了节省燃料以外,发射卫星还需要考虑的一个问题就是发射场的专业性以及发射标的物的保密程度,比如酒泉专门发射载人航天相关,西昌发射民用以及科学探测载荷,太原经常发射太阳同步轨道(地理位置比较适合发射超过90度倾角轨道的载荷)与军事应用相关载荷。

而海南文昌则用来发射质量比较大的载荷,比如空间站的各种轨道舱与深空探测载荷,主要是因为海上运输队尺寸不敏感,不像内地发射场一样最大火箭直径受到火车隧道直径的限制一般都是“经典”的3.35米,而海上运输则没所谓,可以大到10米以及更大的尺寸。

另一个原因则是低轨道发射能发挥火箭最大的载荷潜能,未来的木星探测以及载人登月相关的载荷都会在这里发射。其他海上以及各地的发射场,则是固体火箭发射或者民营航天发射,比如在海南文昌也在建设民营航天发射场。这就是发展地方经济以及就近运输考虑。

估计各位应该还有一个疑问,这在内陆的火箭发射场,要是砸下来砸到人怎么办?各位这担心还真不是多余的,火箭飞行路径都是计算过的,不会经过人口密集区域,防止发生意外失控,另一个则是正常分离的助推器以及一级火箭和二级火箭,从此次发射的长征三号乙火箭分离点来看,助推器在山地区域,而一二级火箭已经在大海,三级一起入轨,会在未来某个时刻重返大气层变成一颗流星。

因此在发射时都会事先通知飞行路径投影区域以及助推器分离区域的民众减少外出,呆在固定建筑物内部还是非常安全的,各位也不必过分担心,但有一点必须强调,发现火箭残骸千万别围观,特别是那种落地后起火燃烧的,即使正在燃烧中也不要试图灭火,躲远点,不要跑到下风处,第一时间报警!

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