火箭被闪电劈了还能继续飞?中国航天这波操作太稳了

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火箭被闪电劈了还能继续飞?中国航天这波操作太稳了

  来源:航空知识

  7月23日晚上,西昌卫星发射中心,一场原本常规的航天发射,因为一道闪电变得格外戏剧性。长征三号乙火箭点火升空,正常爬升,钻进云层。突然,一道亮白色的闪电从天空劈下,精准地连上了正在飞行的火箭。整个夜空被照得如同白昼,画面里那条清晰的闪电通道,看着就让人捏一把汗。

  换作别的东西被雷劈,可能直接就废了。但这枚火箭呢?被劈之后连个磕巴都没打,继续稳稳往上飞,最后把天链二号06星准确送进了预定轨道。任务圆满成功。很多人看完视频第一反应是:这也太惊险了吧?第二反应是:火箭被雷劈了居然没事?中国航天这么猛的吗?

  今天就来聊聊这件事,以及背后那些你可能不知道的冷知识。

  火箭怎么会招雷劈?其实是它自己“引”来的

  问题1:好好的火箭飞在空中,怎么就被雷劈了?

  答案可能有点反直觉:这道闪电,很大概率是火箭自己“诱发”的。雷雨云里有很强的电场,但正常情况下空气是绝缘体,想让几公里厚的空气一下子导电,门槛很高。可火箭一升空,情况就变了——发动机喷出的高温尾焰里,带着大量带电粒子和高温气体,身后拖着一条长长的“尾巴”。这条尾巴的导电性能和周围的空气完全不一样。相当于一枚巨大的金属针,拖着一条导电的尾巴,硬生生插进了带电的云层里。电场分布被改变,放电条件被满足,闪电就顺着这条“通道”下来了。

  这不是什么新鲜事。早在上世纪,NASA就专门研究过这个现象。最经典的案例是1969年的阿波罗12——土星五号火箭顶着阴雨天发射,升空36秒就被第一道闪电击中,52秒又来了第二道。当时飞船多个电气系统异常,遥测数据乱成一团,但一级发动机照常工作,最后还是成功把宇航员送上了地球轨道。

  所以说,火箭飞行诱发雷电,在航天史上早有先例。这次长三乙遇到的情况,并不罕见。

  被雷劈了还能正常飞?火箭的金钟罩了解一下

  问题2:这么大一道闪电劈上去,里面那么多精密仪器,怎么火箭跟没事人一样?

  其实这个原理和飞机差不多。你坐飞机的时候有没有想过,万一飞机被雷劈了怎么办?事实上,民航客机被雷击是常有的事,但几乎不会出事。为什么?因为电流会沿着机身表面走,也就是所谓的法拉第笼效应,内部的设备和乘客都是安全的。

  火箭也是一个道理,但设计难度要大得多。火箭里面有制导计算机、惯性测量系统、发动机控制、遥测设备,还有数不清的电缆和电子元器件。雷电瞬间的强电流和电磁脉冲,随便哪一个被干扰了,都可能出大问题。

  所以现代运载火箭在设计的时候,就已经把雷电防护考虑进去了:壳体的导电路径设计、电磁兼容优化、关键系统的冗余备份、瞬态冲击防护……一套组合拳下来,就是为了应对这种极端情况。

  当然,具体这次长三乙承受了多大的雷电冲击、各项参数受到了什么影响,目前还没有官方的遥测数据公布。但结果已经说明了一切——火箭全程正常工作,卫星精准入轨。不管那一瞬间发生了什么,都没有影响到核心任务。这就是硬实力。平时你可能感觉不到,真遇到极端情况了,才知道底子有多扎实。

  这次的主角:天链二号,被称为卫星的卫星

  聊完了闪电,再说说这次真正被送上天的主角——天链二号06星。很多人可能对这个名字比较陌生,但它其实非常重要。

  简单说,天链就是太空里的通信中转站,专业名叫数据中继卫星。

  你可以这么理解:中国空间站在几百公里的高度绕着地球飞,地球是圆的,空间站飞到地球另一面的时候,地面的测控站就看不见它了,信号断了。想全程保持联系,要么在全世界建一堆地面站,要么派测量船满大洋跑,成本高还麻烦。

  有了中继卫星就不一样了。它站在3.6万公里高的地球同步轨道上,站得高看得远,一颗就能覆盖很大一片区域。低轨的飞船、卫星先把信号发给天链,天链再转发给地面;地面的指令也反过来走这条路。这样一来,天地之间几乎就能保持不间断通信了。

  所以中继卫星有个外号,叫卫星的卫星。你平时看到航天员在空间站里和地面高清视频通话、各种实验数据实时传回,背后靠的就是这张天链组成的太空通信网。

  中国的天链系统从2008年开始组网,第一代天链一号解决了有没有的问题。2019年天链二号首星升空,正式进入第二代。到这次06星入轨,第二代已经有6颗卫星在天上组网了,覆盖范围和服务能力又上了一个台阶。

  有意思的是,从2019年到现在,天链二号的6颗卫星全都是长征三号甲系列火箭送上去的,成功率百分之百。

  写在最后

  这次发射最有意思的地方在于,一道意外的闪电,反而让普通人看到了中国航天的那一面。

  火箭解决的是怎么上去的问题,天链解决的是上去之后怎么联系的问题。一个负责送,一个负责通,两者都是航天活动的基础设施。现在天上的卫星越来越多,空间站常态化运营,各种遥感、气象、科学卫星源源不断产生数据,对测控通信的要求只会越来越高。

  被闪电劈中还能稳稳完成任务,不是运气好,是设计到位、测试充分、底子扎实。这种极端情况也不掉链子的能力,比一百次顺利发射都更能说明问题。

  最后还是要说一句:航天发射有严格的气象标准,不会随便在雷雨天硬上。这次遇到的是飞行过程中诱发雷电的特殊情况,属于小概率事件。大家不用太担心,也别觉得明知打雷还发射“——专业的事情,交给专业的人就好。