这两天外媒关于中国最火热的话题就是长征5B(CZ-5B)火箭的非受控再入,所有外媒的头条都是这个:“拉各斯、纽约都有可能被中国巨型火箭击中”,“中国火箭飞过洛杉矶、纽约”,等等。这些文章标题被翻译成中文传到微博,吃瓜群众纷纷表示外媒耸人听闻,更有甚者认为这是只为政治不顾科学,想要抹黑中国太空成就。

我原本不想凑这个热闹,因为火箭已经于2021年5月9日上午10:24分在印度洋的马尔代夫附近海域再入,目前还没有造成人员或财产损失的报道,这一结果让人松了一口气。但是晚上看到某媒体推送了一个文章,肆意调动民间仇恨情绪,考虑到CZ-5B明年还有两次发射,到时候可能又会面临这几天的局面,但目前中文互联网上并没有人非常严肃地讨论这个问题,我觉得我还是有必要系统性地谈一下。
某媒体挑逗民众情绪的文章
这个问题涉及到CZ-5B存在非受控再入的原因,中国相关机构的应对以及外媒为何如此热衷于此事,我会在下文中一一讲到。
一、为什么CZ-5B会存在非受控再入的问题?
首先我们要讲的这枚火箭是长征5B遥二(CZ-5B Y2)火箭,它于2021年4月29日成功地将从海南文昌发射中心将中国空间站的核心舱“天和”号送入预定轨道。在以往的发射中,卫星入轨整个任务就结束了,似乎从来没有人关心过火箭的下落,那为什么这次这么特殊呢?
CZ-5B是长征五号(CZ-5)火箭的特殊改造型。CZ-5自从2016年首飞、2017遥二发射失利、故障归零、2019年遥三复飞成功后,便成为中国目前运力最大的火箭,拥有近地轨道25吨、地球同步转移轨道14吨的运载能力,2020年发射的“天问一号”火星探测器和“嫦娥五号”月球采样返回任务均由CZ-5火箭担当大任。
但是CZ-5本质是一款主要用于高轨卫星发射、或者是为了深空探测研制的火箭,并不主要为了低轨的发射,而且加了核心舱会导致重心超高,不好控制。于是中国的工程师创新地取掉了CZ-5的二级火箭,将载荷直接放到一级火箭上,制造了CZ-5B火箭,这款火箭就是为了中国的空间站项目而特殊创造的。
CZ-5B自2020年5月首飞,今年的“天和”号核心舱是它的第二次发射,明年空间站的“问天”和“梦天”实验舱也将由它发射升空,加上后续的可能拓展任务,CZ-5B火箭总共的发射次数只有4-5次。
长征五号和长征五号B的对比图
由于长征五系列火箭的高效率,CZ-5B火箭能够在4个助推器的帮助下,依靠一级火箭直接将荷载送入近地轨道,与此同时,CZ-5B的一级火箭也会跟着卫星或空间站进入太空。也有人将CZ-5B的助推器称作半级,所以称CZ-5B是“一级半”设计。
与CZ-5B不同的是,目前世界上绝大多数火箭,包括CZ-5,都是在大气层中抛掉助推器和一级火箭,依靠二级火箭进入太空的,在发射过程中被抛弃的助推器和一级火箭会沿着抛物线掉落到指定的区域。从文昌发射中心发射的火箭一级一般会掉落在太平洋中。
但是当位于内地的西昌、酒泉和太原发射中心发射火箭时,火箭的助推器和一级火箭一般就会落在中国的国土上。西昌卫星发射中心发射的火箭残骸落区主要在贵州省和湖南省绥宁县,而太原卫星发射中心的落区集中在湖北省。不过落点区域的民众一般能在发射前收到通知并躲避,将残骸坠落导致的可能伤害降到最小。
从西昌卫星发射中心发射的某火箭的一级和整流罩落点
所以CZ-5B的问题在某种程度上可以说是“幸福的烦恼”,因为不需要二级火箭,一级火箭就可以直接入轨。但是近地轨道仍然有稀薄的空气,CZ-5B的一级火箭会因为失去动力慢慢地靠近地球并在某一时刻坠毁,这就是目前发生的情况。
二、CZ-5B非受控再入的危险性到底有多大?
就像许多专家指出的那样,航天器再入对地面造成危害的可能性是比较小的,由于地球有大气层的保护,航天器的大部分残骸都会在再入过程中被烧毁,只会留下一些比较难以烧毁的发动机零件、复合材料零件抵达地面。
和其他再入的航天器相比,CZ-5B还有一个显著的特征:大。CZ-5B的一级火箭直径5米,长33.2米,据估算空重约为22吨,质量远远大于其他需要再入的二级火箭或卫星,也重于失控再入的“天宫一号”和受控再入的“天宫二号”(8.6吨)。许多媒体都称,CZ-5B火箭是自从1979年失控再入的Skylab之后最重的失控再入物体。
当然,由于一级火箭的体积大,许多重量是火箭壳体和燃料罐,很容易在再入过程中烧毁。但是,22吨级的火箭还是很难完全烧毁的,2020年5月发射的CZ-5B遥1火箭坠落在大西洋,但是一根12米长的金属管道落到了科特迪瓦的一个村庄中,没有造成人员伤亡。
2020年5月12日,CZ-5B Y1火箭部分残骸坠落到科特迪瓦的一个村庄中
作为个人,我们是完全没有必要担心自己被火箭砸中的。而地球上70%都被海洋覆盖,即便是陆地,还有很多无人区,所以总的来讲,人被砸中的可能性较小,具体到个人,是几乎不可能的事情。不过也有人将被火箭砸中比作买彩票,一个人中彩票的概率极低,但是所有人都不中彩票的概率又是另一件事了。
作为一个非受控再入大气层的巨型物体,CZ-5B再入地点的不确定性才是它真正的威胁。
因为火箭有可能会落到城市上空。SpaceX公司的Falcon 9火箭的一枚二级火箭(重3.9吨)由于未能进行控制再入,于今年3月25日在西雅图城市上空再入,当时在社交网络上引起了一定程度的恐慌,并且最终有复合材料的燃料罐没有完全烧毁,坠落到了地面,引起部分建筑受损。
可以想象,在二级火箭比一级火箭小得多的情况下,残骸都不一定能全部烧干净,一旦一级火箭在城市附近再入,其造成损伤的可能性就大大增加了。
3月25日,SpaceX的一枚二级火箭在西雅图城市上空再入
当火箭以90分钟一圈的速度绕着地球高速运行,但是它已经失控,由于各地的大气层高度不同,火箭的再入地点有极大的不确定性,在火箭即将再入大气层前几个小时,人们还不能准确预报再入点和时间。时间相差几分钟,落点距离可能就会相差上千公里。
对于非受控再入的物体,我们是没有办法保证它一定会坠落在海洋上的,一旦落到陆地上,就可能对地面的建筑和人员造成损伤。这就对国际社会造成了一定的威胁。倘若只管发射卫星,不管火箭再入对其他国家可能造成的危害,这是不负责任的。
CZ-5B在坠落前后的轨道预测,大部分区域是海洋
三、面对非受控再入的火箭,我们该怎么办?
事已至此,当中国的火箭的确对外国造成了一个虽然小、但是不能完全忽略的威胁的时候,我们该做什么?
应该回答这个问题的,当然是国家航天局或中国载人航天工程办公室。
国家航天局自始至终没有说过一句话。据我所知,有朋友上周曾打电话问询国家航天局,对方给出的答复是“这事不归我们管。”当然这句话原则上没有什么问题,因为这是中国载人航天工程办公室的项目。
面对失控的火箭,载人航天工程办公室也是在装鸵鸟,除了再入前几分钟的一条再入点预报和坠毁后的一条确认,再没有发过任何一条相关的消息。我们知道的关于CZ-5B的轨道信息和落点预报都是由美国太空军第18太空控制中队(18SPCS)、美国Aerospace Corp.公司、欧洲太空监测追踪系统(EUSST)和俄罗斯航天局发布的,除了上文提到的两条短讯之外,中国的航天机构发布的信息为0。

中国载人航天办公室发布CZ-5B已经坠毁的确认信息

我们甚至连CZ-5B一级火箭的壳体质量都不知道,因为官方从来没有公布过。现在已知的22吨数据是根据网络的一张图片,通过一级火箭加注燃料总重和燃料重推算出来的。我们有必要连这些基本的数据都不公布吗?

当我们不能控制火箭的落点时,我们能不能更加开放一些,主动地预报再入点和再入时间?我们明年还有2次CZ-5B的发射,难道今年发生过的事情,明年还会再来两遍吗?我简直不敢想。
对于CZ-5B的非受控再入,我们将来有解决的办法吗?有两个建议:1. 改进CZ-5B的设计,让它可以受控再入,或者发射时多留一些燃料,让火箭在将荷载入轨后能够继续飞行并且再入;2. 鉴于CZ-5B多飞行次数有限,改进火箭可能经济上不划算,而且造成了额外的风险,那我们至少可以在发射后及时更新火箭的轨道信息,及时预报落点,这样万一落到外国领土产生伤害了,至少不会有道义上的问题。
因为官方给的信息有限,无法判定第1条建议的可行性。
总结一下,作为我们个人,我们首先是不用担心火箭再入可能对自己造成的危害,这个确实是小得可以忽略不计。但是我们可以假设这是某个外国发射的火箭,我们会怎么来看这件事?是担心自己的安危,还是纯粹当作热闹来看,还是觉得任何媒体的报道都是多余,整件事情纯粹是炒作?
不管如何,保持一个良好的心态来看待整件事情可能是更好的选择。
四、为什么外媒对失控的中国火箭那么着迷?
我也曾思考过这个问题,因为各大电视台的新闻整点头条都是这件事,包括但不限于CNN、BBC、CBS,等等。。。我们可能会疑惑,这件事情真的算是那么大的新闻吗?而且假如你看了外国电视台的直播,你会发现他们都明确说了,地面受到损伤的可能性小,只是再入时间和地点不确定而已。那么为什么外媒对这件事那么着迷?
其实这个还要从1979年的“天空实验室”Skylab坠落说起。Skylab是美国发射的第一个空间实验室,也是美国空间站技术的先驱。它总重82吨,于1973年由土星5号火箭直接发射入轨。
重达82吨的Skylab是人类空间站的先驱
在70年代末期,太阳黑子活动加强。太阳耀斑及显著增强的太阳紫外辐射让高层大气升温,太阳活动也使极地高层大气密度和成分发生很大的变化,进而引起全球大气层气体分子温度、密度增加,Skylab在运行中所受的阻力增大,其运行轨道快速衰减。但是当时航天飞机尚未研制成功,不能执行营救任务。因此,Skylab于1979年7月12日重返大气层被烧毁[1]
当时全世界特别是的美国的媒体持续跟踪报道此事,这在当时是持续多日的头条新闻。由于Skylab体积和质量大,烧毁不完全,有部分碎片坠落到了澳大利亚,国际社会也是从那时意识到大质量航天器大再入大气层的安全性问题,并且在设计时就要考虑到航天器的可控再入。
由于美国电视文化和流行文化的影响,当时轰动一时的Skylab坠落事件成了现象级的文化事件。除了电视上连篇累牍的报道、直播外,商家甚至开发了专门的防护帽:它的顶部是由几个靶标一样的同心圆构成。
商家开发的可以自己DIY的Skylab防护帽
人们会戴上防护帽,等待Skylab过境的时候跑去看。
当时纽约的人民会戴上这个帽子一起去看Skylab过境,俨然成为一项社交活动。这个帽子也被做成各种meme。
Skylab防护帽的meme

这两天因为CZ-5B非受控再入而大火的哈佛大学宇航学家Jonathan McDowell也拥有一顶Skylab防护帽,他做直播接受采访时帽子就放在旁边。
Jonathan McDowell和他的Skylab防护帽
1979年7月7日的《纽约时报》还报道了这一文化现象,除了Skylab防护帽外,还有文化衫和贴纸: “The Skylab is falling!”
1979年7月7日的《纽约时报》报道由Skylab失控坠落引发的文化现象
CNN的主持人Michael Holmes刷了一天的推,回想起1979年,自己还是一个年轻小伙子的时候追Skylab坠落的新闻。。。
CNN的主持人Michael Holmes的推特
可以说当年的电视文化和流行文化一起制造了一场近乎于社会运动的现象级新闻事件,欧美上了年纪的人可能对此事仍然有很深的印象,我认为这是外国媒体和观众对此类事件这么着迷的根本原因。
我们一直在宣传外媒戴着有色眼镜看我们,普通中国人何尝又不是戴着有色眼镜在看外媒?外媒报道一个火箭失控的新闻为什么就一定是在渲染“中国威胁论”,是眼红中国的航天成果,是一个政治问题呢?
我们的官方完全可以站出来走两步,首先承担起自己应尽到的预报的责任,再用流行文化消解整件事情,而不是主动地把整件事往“中国威胁论”上扯,因为你越是政治化这件事,别人才会因为你政治化进而将整件事更加地政治化。
另外,时代在前进,我们不能以40多年前的标准来要求自己,不能因为40多年前Skylab无控再入了,我们今天也不管这件事。
中国作为航天强国,我们的一举一动都会更有影响力。我们的发射行为不仅会影响到我们自己,还会对国际社会产生影响,这其中包括航天器运行中的成果,当然也包括发射时可能产生的负面影响,这是我们需要考虑的问题。
我们做得不够好的地方,别人提出来不一定是眼红你的进步,更可能是我们之前确实有考虑不周的地方,如果将来能改进那是最好,如果实在没办法,至少可以改进沟通方法,而不是像某些媒体做的那样去煽动对立,这样我们和世界的隔阂会越来越深。
 参考文献:
1. http://www.cmse.gov.cn/ztbd/xwzt/htqwkzrdqc/gjzl/201801/t20180110_38522.html
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