闪电击中火箭之后
1986年5月3日,迈阿密400公里外的卡纳维拉尔角LC-17A发射台上,德尔塔3914火箭搭载GOES-G气象卫星,冲破阴雨发射升空。60秒后,火箭穿越雨区时突然触发雷击,强大的雷暴电流瞬间击穿箭体,一级火箭RS-27主发动机控制系统短路失控,发动机提前关机。在惯性向上飞行时姿态失控整流罩过载解体,起飞91秒后指挥中心不得不下令自毁,火箭凌空爆炸。
这是首次大型火箭起飞后遭雷击空中爆炸,也是继“挑战者”航天飞机爆炸4个多月后美国又一次巨大航天失利。航天器防雷击,自此成为各国研究和防范重点。
一般来说,航天器雷击损毁概率并不大。一是火箭发射时间大都可以调整,穿越雷雨带不过十来秒钟,尽量避开雷雨区段是可以做到的。二是火箭天然具有避雷身材,细长金属外壳好比屏蔽电流的“法拉第笼”,飞行时尾焰又形成巨大等离子体,遇上雷电很容易划过箭体顺等离子体滑走,不会影响箭内设备。三是火箭暴露在发射台上时间较长遇雷可能性更大,一般气象复杂的发射台四周,都会设有多座高高铁塔起避雷针作用。
凡事都有例外。虽然发射时间可以适当调整,但很多发射场天气像孩儿脸说变就变,万一火箭燃料加注完毕、航天员已进入座舱,突然来了一片雷雨区,发射时间窗口又很短,那怎么办?很可能咬咬牙就发射了。
1969年11月14日,美国发射阿波罗12号时,就出现了这个情况。那天宇航员入舱完毕静待起飞时,肯尼迪航天中心LC-39A发射台上空,阴云密布雨势渐大,土星五号火箭还是按时点火发射。起飞后36.5秒在2000米高空,火箭遭遇第一次雷击,指令舱三组燃料电池离线、全舱仪表报警、地面遥测信号中断持续26秒;起飞52秒约4300米高度时,土星五号再度触发雷击,造成姿态引导仪失效。好在两次雷击主要制导系统未受损,火箭仍勉力飞行,宇航员手动恢复飞船仪表及燃料电池,地面飞控指令切换至备用模式恢复遥测,把阿波罗12号送入了预定轨道。事后分析,雨区本身并无雷电但有带电粒子,土星五号尾焰喷出的大量等离子流相遇后引发雷电。
优秀的现代火箭设计,特别注重三大防雷关键。一是确保“法拉第笼”完整。在箭体越来越多采用复合材料情况下,确保外壳导电性能完整,万一遇到雷电使电流仅走外表面泄放,力保载荷与箭载电子设备安全。二是多重加强电磁屏蔽与浪涌抑制。箭上设有多重电磁屏蔽保护体系,核心线缆均有双层以上金属包裹,端口处加装瞬态保护器,进一步抵御可能遇到的瞬间高压电磁脉冲干扰,抵御极端情况下电流浪涌式袭来的冲击。三是发挥尾焰导流通道作用。“法拉第笼”箭体与发动机尾焰高温电离气体形成一体,宛若一长条空中天然“接地线”,将袭来雷电直接导入大气。在此之外,发射安排上优先采取“躲”而不是“抗”的策略,发射场严密监测大气电场,不强行穿越雷暴区。
只是凡事总有万一。一旦万一,那很可能就是见证奇迹、见证历史的时刻。
2026年7月23日20点,中国西昌卫星发射中心上空阴雨连绵。长征三号乙搭载天链二号中继卫星06星,从发射台准时点火升空。火箭发射36秒后,天空突然亮起一道耀眼闪电,从天到地穿越长三乙箭体。火箭头顶闪电尾甩强光,依然毫不动摇稳健向上飞行,将卫星圆满送入预定轨道。这是我国运载火箭首次被清晰目睹完整的遭遇雷击景象。
电闪雷击,方显长征火箭英雄本色。作者 朱国顺
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