新浪科技综合@火箭“微课堂”新浪科技综合2020-07-24 16:17:140阅
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图1/2长征五号火箭来源：科技日报
一、为什么发射“天问一号”非“胖五”莫属？
简单来讲 ， 就是火星很远 ， 探测器很重 ， 只有“胖五”才能把它送过去 。
发射深空探测器 ， 需要运载火箭提供足够的发射能量 ， 使探测器获得足够大的初始速度 。 在分离速度确定的条件下 ， 重量越大的探测器 ， 所需要的发射能量也越大 。
“天问一号”探测器由环绕器（也叫轨道器）、着陆器和巡视器（又叫火星车）组成 ， 重量达到5吨左右 ， 需要由运载火箭先送入地火转移轨道 ， 才能“飞奔”至火星 。
在“胖五”问世之前 ， 当时发射深空探测器能力最强的长征三号乙火箭 ， 可以将2吨左右的探测器送入地火转移轨道 ， 而“胖五”的地火转移轨道发射能力超过5吨 。 因此 ， 发射“天问一号”这样的火星探测器 ， 只有“胖五”能够胜任 。
二、“胖五”如何把探测器送去火星？
“胖五”将首次飞出11.2千米/秒的第二宇宙速度 ， 托举“天问一号”火星探测器完全脱离地球引力 ， 进入地火转移轨道 。 随后“胖五”功成身退 ， 火星探测器将独自奔向火星 。
第二宇宙速度也称为逃逸速度 ， 达到这一速度的航天器将成为围绕太阳运行的人造行星 。 “胖五”与探测器分离时 ， 火箭末级的速度将超过第二宇宙速度 ， 成为人造行星 。 对于探测器而言 ， “胖五”提供的发射能量（分离时探测器动能和势能的总和）将是它飞往火星的主要能量来源 。 这场漫长的奔火之旅 ， 约历时7个月的时间 ， 其间探测器还需要经过中途修正 ， 修正轨道偏差 。
探测器到达火星附近时 ， 将实施制动“刹车” ， 被火星的引力场所捕获 ， 进入周期约10个火星日的环火椭圆轨道 ， 再择机实施轨道机动 ， 进入周期约2个火星日的椭圆停泊轨道 ， 完成着陆区预先探测和着陆点调整后 ， 择机释放着陆巡视器 。 环绕器随即进行轨道调整 ， 进入中继通信轨道 。
着陆巡视器与环绕器分离后 ， 进入火星大气 ， 通过气动外形、降落伞、反推发动机等多级减速和着陆腿缓冲 ， 软着陆于火星表面 。 随后巡视器与承载平台分离 ， 在火星表面开展巡视科学探测 。
三、“胖五”发射后的残骸如何回收？
运载火箭将卫星或飞船送入太空 ， 是一个自我牺牲的过程：“肢体”完成加速使命 ， 一节节地分离之后 ， 有的进入更遥远的太空 ， 有的坠入大海 ， 有的坠落地面 。 火箭飞行过程中掉下来的部分称为残骸 。
实际上 ， 火箭残骸包括很多种类 。
部分残骸在火箭发射后几乎马上就会重新返回地面 ， 甚至在火箭刚开始呼啸震动时就开始“掉渣”“掉残骸” 。 这通常是保温泡沫或结的冰 。
大部分火箭的二级或三级往往会飞得更高 ， 它们实际上已经进入了太空 。 如果星箭分离时处于低地球轨道 ， 那么靠近大气边缘的气体足以造成阻力 ， 拖拽着火箭二级不断减速、降低轨道高度 ， 使其在一段时间以后再入大气层 。 不过大家不用担心这部分火箭造成的威胁 ， 它们进入大气层时速度很大 ， 会与大气层空气剧烈摩擦而焚烧殆尽 ， 宛如流星在天空中划出一道美丽的弧线 。
我们常说的残骸都是指火箭的大残骸 ， 以我国载人航天所使用的“神箭”长征二号F运载火箭为例 ， 在发射后3分钟内 ， 火箭的逃逸塔、助推器、一级火箭、整流罩等重要组成部分会相继程序分离 ， 由于上升的高度不高 ， 很快就坠落回地面了 。 我国三大传统发射场——酒泉、太原、西昌都位于内陆 ， 每次发射后都需要回收这一批残骸 。
火箭发射前一周 ， 负责残骸回收的工作组就会奔赴落区 。 火箭的落区是经过轨道设计的 ， 会避开城市、景区等人员密集地区和各种重点建筑、设施 ， 大多选择在地广人稀的偏远山区或大漠戈壁 。
火箭升空前一小时 ， 落区上空会响起防空警报 ， 工作组将所有人全部疏散到空旷、开阔的场地 ， 确保人员生命安全 ， 并在火箭发射升空后 ， 做好对空观察 ， 及时避让火箭残骸 。
火箭残骸划过天空 ， 落入提前计算出来的预定区域 。 工作组会利用声音、定位系统、地形图等预判落点位置 ， 并通过前方观察哨确认残骸具体落点 ， 组织人员对残骸现场进行保护 。 残骸回收分队会第一时间赶赴残骸落点 ， 组织技术人员清理残骸上的火工品和剩余燃料 ， 然后对残骸进行切割、分解、回收 。
【新浪科技综合@火箭“微课堂”新浪科技综合2020-07-24 16:17:140阅】不过 ， “胖五”却有所不同 。 中国文昌航天发射场位于海南省 ， 我国新一代的大型中型火箭（“胖五”、长征七号火箭）就在这里发射 。 每次发射的火箭残骸直接坠入公海 ， 不会造成任何威胁 ， 所以也就不用回收了 。
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