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在天空中飞的导弹或原子弹会不会被雷劈爆么?

时间:2024-02-06 18:39:07

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在天空中飞的导弹或原子弹会不会被雷劈爆么?

常在天上飞,哪能不被劈?

战斗民族

5月27日,俄罗斯的一枚“联盟-2.1b”运载火箭在发射升空的过程中,就被闪电击中了脑袋。。

图片版权:俄罗斯国防部

好在雷击未对火箭造成大的损伤,战斗民族采用箭载防雷设施硬抗雷击,硬是让该卫星顶着雷击进入了既定轨道。

俄罗斯运载火箭遭遇雷击

飞行器被雷击后,最可能的后果是电子设备(包括制导和导航系统)短路,飞行器可能会转向失控;如果还禁用了自毁机制,则飞行器可能会坠到人口稠密的地区。即使飞行器本身不受雷击伤害,有效载荷电子设备(设备和科学实验)也可能受到不利影响。

而运载火箭之所以更容易受影响,是因为它的屁股后面跟着巨长的羽流,可以在比自然闪电所需的电场低的电场下触发闪电。飞行器和烟羽充当了导体,并降低了产生闪电所必需的电场强度,创造出所谓的触发闪电。这种雷电是由飞行器通过中等电场,在接近足够厚的云层中触发的。飞行器的避雷设计旨在为雷电提供一条远离敏感电子设备的导电路径,并且在飞行器后方不存在长时间的排气羽流(羽流成了接通电荷的通路)

美国人的阿波罗

阿波罗12号升空时被雷击中

美国人就没这么走运了。

1969年11月14日,阿波罗12号在飞往月球的途中,也被雷劈了,还劈了两回。

当阿波罗12号升空36.5秒后,突然被雷电击中,整个飞行器剧烈地晃动了一下,驾驶舱内所有的警示灯瞬间同时亮了起来。这时三位宇航员非常的镇静,丝毫没有慌乱。一位宇航员很镇定地说:“看上去就像在过圣诞节”。

52秒时,他们又过了一次“圣诞节”,只是这次更加糟糕,航天器的三个燃料电池与电源总线断开了连接,驾驶舱的仪表盘瞬间全部暗了下来。第二次雷击突发电涌导致指令舱中的制导平台因字节改变而失去方向感,并迫使其进入粗调模式,并试图将它们驱动到错误的方向。幸运的是,在这一阶段,航天器的制导系统是做为土星五号制导系统的备份,因此它仅被机组人员用来监视升空情况,而暂没有主动控制土星五号。(这真是一种幸运的设计,让土星火箭优先依靠自身的自主导航系统,而不是由指令舱导航系统控制。)宇航员就像F1赛道上开着一辆没有方向盘和刹车的赛车手,眼睁睁的看着阿波罗随时可能向着不可控的方向疾速飞去。地面上的一群工程师们都不知所措,傻傻的看着,呆在大屏幕前。

断了电的阿波罗12号仍然靠着备用电池继续朝月球飞行着,但备用电池只能坚持几个小时了。即使他们能够顺利到达月球,也没有足够的能源返回地球。因为航天器正在消耗的75安培电流主要是从指令舱的两个主电池中提取的。

大约20秒后,一位叫约翰·艾伦的24岁环境工程师勇敢地站了出来:“尝试把信号预处理设备切换为辅助模式”。看见其他人一脸疑惑,他又解释说:“是闪电的高电压造成了阿波罗的断电,切换为辅助模式可以让飞船在低电压模式下运行。这样就可以重启控制仓、恢复电池能源供应。”

宇航员照着这名年轻的工程师的话,死马当活马医,果断的立即切换到了辅助模式,然后开始重启。幸运的是,这一操作挽救了阿波罗12号!宇航员报告:很不错。虽然后续飞行得以顺利进行,但这一任务也使人们更加关注雷电的问题。

不幸事件

但不是每次都那么幸运。1987年3月26日,阿特拉斯-半人马座火箭及其有效载荷因触发闪电而被摧毁。当它点火后从电场强度极大的云中穿过时受到了4次闪击,引起电压浪涌,感应了火箭制导控制计算机,改变了计算机记忆装置的一个字节。致使在发射后48.3秒时,计算机指令旋转火箭发动机点火,使火箭从垂直方向变为水平方向,呈毁灭的翻滚状态。在这种情况下,地面安全控制人员不得不指令火箭自毁。

不幸的事故导致了闪电咨询小组的成立。然后,NASA和美国国防部开始使用新的触发闪电的“升空保障准则”(LCC)。NASA的研究资料表明在雷暴中直接雷击飞行器的最大几率发生在环境温度约为-40℃左右。在这种环境中,相对降水和扰动强度可以忽略或比较弱。但是,业务飞行资料说明在日常作业中,大多数飞机雷击发生在温度在冻结层附近的非积雨云中。

另,相对于已升空的飞行器,它在地面被击中是更危险的。比如这样:

执行STS-8任务的航天飞机的发射台被击中彩蛋:人工引雷

上面这张图,是佛罗里达大学-SLS合作的一个人工引雷研究项目。是全美国唯二的做这项疯狂研究的机构之一。并为肯尼迪发射中心提供雷电监测。

他们通过发射一枚屁股上绑金属线的小火箭,将雷电有目的的引下来。图中直线的那条就是火箭线,右边共同时引下来了九根闪电。他们的技术可以达到拍摄250万分之一秒的闪电图像(我都不相信。。。。 )

如果你想测试一下你的产品是否能在自然环境中的真实闪电下有效使用,可以找他们。上一次台雷击20下。(怎么觉得像做广告的。。。谁告诉我佛罗里达大学在哪我要去收钱。。)

参考:

本文主要参考阿波罗的通讯记录:

Day 1, part 1: Launch and Reaching Earth Orbit​history.nasa.gov

俄罗斯国防部Минобороны России

雷击飞行器事件与美国航天活动的发射规范,罗福山

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