火箭發射時，都有哪些安全措施？

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摘要：1957年10月4日蘇聯將人類第一顆人造衛星送入太空至今，人類已經走過了近60年的太空探索歷程。儘管已經創造了一次又一次的奇蹟，但航天工程技術至今仍不夠成熟，航天事故仍然時有發生。

作者：李會超

（中國科學院國家空間科學中心博士生，空間天氣學國家重點實驗室）

搭載「天鵝座」無人飛船的美國軌道科學公司「安塔瑞斯」火箭升空6秒後爆炸，歐洲「阿麗亞娜5」型火箭首次飛行時凌空爆炸，俄羅斯「質子M"火箭遭遇過7次發射失敗，中國的長征3號火箭首飛時姿態失控，撞山爆炸。所有這些，都印證著航天發射仍是一項高風險的活動 。在航天發射場建設和火箭發射的過程中，航天技術人員們已經考慮了事故的風險，採取了諸多措施，降低事故發生時的損失。

（安塔瑞斯火箭墜地後爆炸）

無論是固體火箭還是液體火箭，使用的推進劑都是易燃、易爆的材料。一旦火箭在發射台上或剛剛起飛時爆炸，會給地面上的人員造成巨大的傷害。1960年10月24日，正在測試中的蘇聯R-16型洲際導彈在發射台上爆炸，包括蘇聯戰略火箭軍第一司令米特羅凡·涅傑林元帥在內的數十人遇難。2003年8月23日，巴西阿爾坎特拉航天發射中心在進行「VLS-1 V03」運載火箭的檢測時，火箭第二級因為靜電而錯誤點火，火箭隨即爆炸，21名巴西航空航天技術中心人員遇難。

火箭爆炸的破壞力，主要來自於爆炸產生的衝擊波、碎片和熱流 。為了控制這類事故的危害，火箭發射前，工程師會根據火箭使用的推進劑的種類和數量，計算火箭爆炸產生的衝擊波、碎片和熱流在不同距離的破壞程度。

同時，液體火箭使用的偏二甲肼、四氧化二氮等推進劑還有一定的毒性和腐蝕性。火箭爆炸後，未在爆炸中燃燒的推進劑形成的成毒氣雲團也會造成危害，且波及的範圍比爆炸本身所影響的範圍要廣。因此，在估算爆炸威力的同時，也會估算爆炸發生後不同距離上毒氣的濃度，來確定它的影響範圍。

火箭的正常發射時，會發出巨大的雜訊，在發射塔附近可達160dB，如果火箭發生爆炸，雜訊可達190dB。為了保護髮射場附近人員的聽力，也會估算不同距離上的噪音水平。

有了這些數據，就可以確定哪裡安全、哪裡危險了。以某型火箭為例，一旦其在發射架上發生爆炸，衝擊波超壓將在2Km外降低到0.003MPa，不會對人員造成損傷，對建築的危害僅限于震碎部分玻璃，雜訊也會降低到安全值115dB以下。爆炸產生的熱輻射的作用直徑在1.7Km左右，爆炸產生的碎片大部分將散布在1.5Km之內的區域。假定10%的燃料形成毒霧順風擴散，在6Km之外其濃度將降低到安全範圍。

綜合以上這些因素的安全距離，取最大的6Km為標準。在發射場設計時，一般會將人員密集且與發射沒有直接關聯的辦公、生活區放置到這個距離之外。如果同一發射場設置了多個發射工位（發射塔架），一個工位上的上的火箭發生爆炸後，有可能對另一個發射工位造成破壞，引發那個工位上的火箭殉爆，產生更大的危害。因此，如果同一發射基地的兩個工位要同時樹立火箭，其距離也應保持在2Km以上。

（巴西火箭爆炸後的發射架殘骸）

在發射進行時，根據爆炸在不同距離對人體產生的危害，將發射場劃分為破壞區（死亡）、危險區（重傷）、有危險區（中等或輕度傷害）、有風險區（雜訊超標）和安全限制區（基本無傷害）五個區域。

發射開始前，處於破壞區、危險區和有危險區的工作人員必須撤離或進入防護掩體。蘇聯R-16導彈爆炸之所以造成了巨大傷亡，就是因為大部分遇難者沒有按照要求進入掩體。同時，會嚴格限制進入有危險區的人員數量。

公眾在觀摩火箭發射時，除了要處在安全限制區或更遠的區域外，其所活動的區域一般處在火箭飛行的反方向。

火箭在發射後的飛行過程中，將會陸續把完成任務的部件丟棄。比如，在火箭第一級的燃料耗盡後，火箭的一級和二級分離，一級火箭被拋向地面。這些部件墜落時，可能會在地面造成傷害。

因此，發射前要對火箭飛行路徑上可能墜落部件的區域進行估計。如果落區恰好處於人口稠密區域、重點保護區域或重要設施所在的區域，就要調整飛行方案，以滿足安全要求。如美國的卡納維拉爾角航天基地，為了避開人口稠密區，在那裡發射的火箭只能向東北或東南方向飛行（發射方位角35度～120度），從而不能發射極軌衛星。

火箭上一般都設置有自毀裝置。如果火箭起飛後出現故障， 偏離預定飛行路線，危及被保護的地面目標的安全時，火箭的自毀裝置就會啟動，將火箭在半空中炸毀。火箭自毀裝置的啟動指令，可以由火箭上搭載的自動判別裝置發出，也可以由地面上的控制人員發出。「挑戰者」號太空梭空中解體後，失控的固體火箭助推器在地面控制人員的指令下啟動自毀裝置，避免了災難的擴大。

(卡納維拉爾角基地允許發射方向)

作者：李會超，中國科學院國家空間科學中心博士生，空間天氣學國家重點實驗室

原文地址：百度知道日報http://zhidao.baidu.com/daily/view?id=8524

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