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战斗民族火箭无惧雷劈？专家详解火箭到底怕不怕雷电

百家作者：科技日报 2019-06-01 09:10:37

科技日报记者付毅飞

5月27日，俄罗斯一枚联盟号2.1b运载火箭在升空十余秒后，被闪电当头击中。不过这枚“战斗民族的战斗箭”不为所惧、倔强前行，最终将搭载的格洛纳斯导航卫星送入预定轨道。

中国航天科技集团一院运载火箭电气总体设计师刘秉告诉科技日报记者：“雷暴这种恶劣的气候条件给航天发射任务带来的风险比较大，从航天发射任务的安全性角度考虑，运载火箭飞行时需要尽量避开雷暴天气。”

闪电是云向地面或云层之间的放电现象，随着云层中电荷的积累，可能产生闪电，也可能不放电。但如果火箭经带电云层，就会对电场的分布产生扰动。刘秉说，火箭的壳体大部分由金属构成，其尾焰也往往包含由一些导电物质。因此飞行中的火箭，就像一根几百米长的导线，使大气击穿而产生诱发雷电。

当雷电中的能量以电流形式经过火箭，可能会对火箭造成伤害。刘秉介绍，火箭上装有许多精密的电子设备和火工品等器件，如果电流强度超出火箭上各种器件的抵抗能力，雷电可能导致这些仪器发生故障，导致火工品误爆；另外，火箭飞行过程中需要通过无线电信号与地面进行通信，雷雨云会给信号带来极大干扰。因此如果在雷暴天气实施发射任务，雷电的强大破坏力可能击毁火箭，导致整个发射任务失败。

俄罗斯一名航天界消息人士向媒体透露，据遥测数据显示，此次联盟火箭先是被闪电击中整流罩，随后又被击中第三级。不过该人士称，联盟火箭上装有防止雷击的保护设备。

俄罗斯普列谢茨克航天发射场负责人也在事后说：“天气对我们来说不是障碍，我们是全天候的部队。这再一次证明，闪电不可能损害我们的火箭航天武器。”

刘秉表示，火箭扛住一两次偶发的雷电袭击，只能表明火箭对雷击有一定的抵抗能力，不能说明火箭一定具备雷暴天气下发射的条件。他说，此次联盟火箭被电击的部位存在不同程度的威胁。例如整流罩主要用于整流罩用于保护卫星及其它有效载荷，以防止卫星受气动力、气动加热及声振等有害环境的影响，当火箭飞出大气层后就会将其抛掉，在整流罩分离部位分布有很多火工品，这些火工品如果直接遭受雷击就有可能误爆，进而对火箭产生灾难性后果。

航天史上，火箭与闪电发生过不少故事。1969年11月，美国阿波罗12号飞船被土星五号火箭托举升空后，在短短20秒内连续两次被闪电击中，引发多处故障，舱内许多设备失灵，地面控制中心一度失去了飞船的遥测信号。后来经过一些列调节和检查，任务继续进行了下去并最终取得成功。

而1987年3月26日美国发射的宇宙神火箭就没有这么幸运了。该火箭起飞后不久，在穿越雷雨区时遭遇闪电以致姿态失控。为避免危及地面，控制中心在火箭飞行第51秒发出指令，控制它在空中自爆解体。

对于雷电，我国火箭发射中优先采取的策略是“躲”和“防”。

所谓“躲”就是指选择气候条件较好的天气发射，避开恶劣天气对火箭飞行产生影响。在实施火箭发射任务期间，发射场区会开展严密的气象监测，其中一项重要内容，就是密切监测大气电场强度的实时变化过程，并对火箭飞行的影响进行分析和评估。如果电场强度超过规定的阈值，发射任务将被终止。

“防”就是指对火箭进行安全防护，通过发射场区的防雷措施保护火箭。例如，发射塔架周围，往往会有多座或避雷塔环绕守护。除了通过避雷塔防止雷电直击，避雷塔之间还会拉上金属防雷索，以增强雷电防御能力。

不得不说，与“奔放”的战斗民族相比，我们实在是谨慎了很多。但也只有这样，才能符合“严肃认真、周到细致、稳妥可靠、万无一失”的方针。

此外刘秉介绍，我国科研部门也在开展一系列相关研究，力求提升火箭的“防御值”。目前的思路是从电磁兼容性设计着手，通过改进优化，增强箭上电气设备的抗干扰能力。但总体方向，还是在适度保持一定防卫能力的前提下，尽量以避开雷电为主。

“如果说，我们把电气系统的防护层加厚，或是增加防护设备，防雷效果肯定更好。但这会给火箭带来重量损失，我们不倾向这样做。”刘秉说，因为火箭在大气层内飞行的时间很短，基本上起飞一分多钟后就已经飞出大气层了，在任务中只有最初一小部分会受雷电威胁。如果在设计上对这方面考虑过多，为此影响到火箭的运载能力，对整个飞行任务来说得不偿失。

来源：科技日报文中图片来自网络

编辑：刘义阳

审核：管晶晶