新民一周 | 闪电击中火箭之后
1986年美国德尔塔火箭因雷击爆炸，成为航天史上首次大型火箭雷击事故。1969年阿波罗12号两次遭雷击仍成功入轨。2026年中国长征三号乙火箭在雷击中稳健飞行，准确将卫星送入预定轨道。现代火箭通过法拉第笼、电磁屏蔽及尾焰导流等设计抵御雷击。
事情得从1986年说起。那一年5月3日，在迈阿密以北400公里的卡纳维拉尔角，美国一枚德尔塔3914火箭正搭载着GOES-G气象卫星，冲破阴雨升空。但仅仅60秒后，火箭穿越雷雨区时，一道闪电直接击中了箭体。强大的雷暴电流瞬间击穿外壳，一级火箭的RS-27主发动机控制系统短路，导致发动机提前关机。火箭在惯性向上飞行中姿态失控，整流罩过载解体，起飞91秒后，地面指挥中心不得不下令自毁，火箭凌空爆炸。 这可是人类航天史上，第一次有大型火箭在起飞后因为雷击而凌空爆炸。也是继“挑战者”号航天飞机爆炸4个多月后，美国遭遇的又一次巨大航天失利。从此，航天器防雷击成了各国研究和防范的重点。 从概率上看，航天器被雷击损毁的几率并不大。原因有三：一是发射时间可以灵活调整，穿越雷雨带不过十来秒钟，尽量避开雷雨区段并非难事。二是火箭本身就有天然的避雷属性——细长的金属外壳好比一个“法拉第笼”，能有效屏蔽电流；飞行时尾焰形成巨大的等离子体，雷电即便击中箭体，也很容易顺着等离子体滑走，不会影响内部设备。三是火箭在发射台上暴露时间较长，更容易遭遇雷击，所以气象复杂的发射台周围，都会建有多座高高铁塔，充当避雷针。 但凡事总有例外。虽然发射时间可以调整，但很多发射场的天气说变就变。万一火箭燃料已经加注完毕，航天员也已进入座舱，突然来了一片雷雨区，而发射窗口又很短，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，就遇到了这个情况。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，但土星五号火箭还是按时点火。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，地面遥测信号中断了整整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。幸运的是，两次雷击都未伤及主要制导系统，火箭勉力飞行，宇航员手动恢复了飞船仪表和燃料电池，地面飞控也切换至备用模式恢复遥测，最终将阿波罗12号送入了预定轨道。事后分析发现，雨区本身并没有雷电，但含有大量带电粒子，土星五号尾焰喷出的等离子流与之相遇，才引发了雷电。 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”的完整性。在箭体越来越多采用复合材料的情况下，必须保证外壳导电性能完整，万一遇到雷电，电流只能沿外表面泄放，从而保护载荷和箭载电子设备的安全。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，核心线缆都有双层以上金属包裹，端口处加装瞬态保护器，进一步抵御可能出现的瞬间高压电磁脉冲，以及极端情况下电流浪涌式的冲击。三是发挥尾焰导流通道的作用。“法拉第笼”箭体与发动机尾焰形成的高温电离气体连成一体，就像一条空中的天然“接地线”，能将袭来的雷电直接导入大气。此外，在发射安排上，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。 但凡事总有万一。一旦万一发生，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。长征三号乙搭载着天链二号中继卫星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的闪电，从天到地，直接穿越了长三乙的箭体。火箭头顶闪电，尾甩强光，却依然毫不动摇，稳健向上飞行，最终将卫星圆满送入预定轨道。这是我国运载火箭首次被清晰完整地目睹到遭遇雷击的瞬间。 电闪雷击，方显长征火箭英雄本色。
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