ロケットが打ち上げられた後に破片が出るのはなぜですか?地面に落ちた場合、結果はどれほど深刻でしょうか?

最近、一部の外国メディアは、我が国が打ち上げた長征5号乙堯3号ロケットの残骸問題について、残骸の位置が不明であり、人口密集地域に落下して人身事故や財産損害を引き起こす可能性があるとして、絶えず大々的に報道している。

これに対し、中国外務省は記者の質問に答える中で、わが国のロケットは特別に設計されており、部品の大半は再突入の過程で融解し破壊されると明言した。航空活動や地上に危害を与える可能性は極めて低いです。これは国際的に一般的に使用されている方法です。

中国有人宇宙機関は7月31日午前1時45分、インクで汚れた中国の長征5号Bロケットの残骸が落下し、着陸地点の座標は東経119度、北緯9.1度であると発表した。この場所は無人海域であり、今のところ死傷者や被害の報告はない。

その結果、海外メディアの誇大宣伝は沈静化した。

では、なぜロケットには破片が残るのでしょうか。そして、それらは一般的にどのように対処されるのでしょうか。

従来のロケットは、実際には貨物や宇宙船を軌道に乗せた後に廃棄される使い捨ての乗り物です。例えば、7月24日に打ち上げられた長征5号B堯3号は、約23.2トンの文天実験モジュールを所定の軌道に送り込んだ。 800トンのロケット全体がミッションを完了しました。搭載物の大部分は燃料で燃え尽き、ロケットの残りの殻とエンジン部分は残骸となった。

残骸は発生し、数段階に分けて処理されました。

まず、打ち上げ直後、ビデオの中で白いブロックがいくつか落ちてくるのが見えました。これらはロケットフェアリングを覆う断熱層です。これらは、打ち上げ現場で昼夜の温度差が大きい場合にフェアリング内のペイロードが損傷しないようにするための断熱対策です。

これらの断熱層はプラスチックフォームで作られており、風上側になるように設計されています。ロケットが始動すると、振動と速度が増すため、これらの発泡断熱層は剥がれ落ちます。これらは、ビデオで落ちてくるのが見える白い破片です。これらの泡はすべて発射エリアに落下し、人や財産に損害を与えることはありません。

しかし、これは残骸とはみなされません。それは、女神が天に昇るときに撒く花のように、打ち上げプロセスにおける手順またはエピソードとしてのみ考えることができます。

ロケットが打ち上げられると、まずブースター内の燃料が燃焼します。燃え尽きた後、ブースターは役に立たなくなるため、これらのブースターはロケットの最初の破片になります。例えば、長征5号Bロケットの4つの固定されたブースターは、約170秒間燃焼した後に燃料を使い果たし、ロケットコアの第1段から分離した後に自由落下します。

その後、ロケットは大気圏外に飛び出し、フェアリングはロケットの2番目の部分として落下しました。いわゆるフェアリングはロケットの頭部のカバーであり、ロケットの重要な構成部品の1つです。地球上の空気は密度が高いため、ペイロードは打ち上げ時に空気力、空気加熱、音響振動などの影響を受けます。フェアリングはペイロードの外側に巻き付けられ、保護の役割を果たします。

ロケットは打ち上げから200秒以上経過してすでに大気圏を離れており、その時点でフェアリングは機能を失い、二つに分かれて地表に向かって落下した。

上記の破片はそれほど高くない高度から落下し、大気圏で燃焼しないため、より大きな破片が落下し、地上の人や物に損害を与える可能性があります。

わが国の酒泉、太原、西昌などの内陸の発射場から打ち上げられたロケットは、一般的に打ち上げ初期段階で破片が落下するため、事前の予防措置とその後の回収作業が必要となる。それは、着陸地点を慎重に計算し、そこにいる人々と家畜を避難させ、地面に落ちた後に残骸を発見して回収し、その後、被害を受けた財産に対する補償の手配を行うことを意味します。

我が国の文昌発射センターから発射されるロケットのような沿岸発射基地では、破片が無人の公海に落下するよう精密な計算と制御が行われ、負傷者や国際的な海洋紛争を引き起こすことが可能な限り避けられるよう、十分な通知と監視が行われます。

文天実験モジュールを打ち上げた龍5B姚3号ロケットのフェアリングは、直径5.2メートル、長さ20.5メートルだった。発射から224秒後に投棄され、残骸はフィリピン近海の公海に落下したが、被害はなかった。破片のうちの1つは数日間漂流し、フィリピンの漁師によって引き揚げられた。

ロケットが有人宇宙船を打ち上げる場合、ロケット上部のフェアリング上に脱出塔が設置される。脱出タワーはフェアリング内の宇宙飛行士キャビンに接続されています。打ち上げプロセス中に緊急事態が発生すると、脱出タワーのエンジンが即座に点火し、宇宙飛行士のキャビンをロケットから素早く分離させて脱出させます。これにより、ロケット事故が発生した場合でも宇宙飛行士の安全が確保されます。

ロケットは打ち上げ後約120秒で高度約40キロメートルに到達する。すべてがうまくいけば、脱出タワーは捨てられるでしょう。将来的に故障が発生した場合、乗務員室は空気の薄い高高度でタワーフリー脱出モードを起動します。脱出タワーは地球に落下する破片となり、フェアリング破片とほぼ同じように処理される。脱出タワーが投棄された直後にフェアリングも投棄されます。

今回、物議を醸し、海外メディアで大きく取り上げられたのは、最終段ロケットの残骸だった。

最終段ロケットとは、ペイロードを運ぶロケットの最後の部分を指します。ロケットのこの部分は最も高く飛行し、最高速度に達します。通常、ミッションは、ロケットの最終段階で「ゲスト」が軌道に乗せられ、その後、スター（宇宙船）とロケットが分離され、つまり輸送された宇宙船、衛星、または機器から切り離されて初めて完了します。

長征5B堯3ロケットは1.5段式ロケットです。ハーフステージとは、ロケットを地面から大気圏に押し上げる推力の 90% を担う 4 つのブースターを指します。燃料を燃焼させて分離した後、コアステージはウェンティアン実験モジュールを毎秒7.9キロメートルの第一宇宙速度まで加速し、地上約400キロメートルの宇宙ステーション軌道に送り込む役割を担い、ミッションは完了する。

ミッションを完了すると、第一段ロケットの核となる部分はウェンティアン実験モジュールから分離し、制御不能な破片となる。この「残骸」は高さ33.16メートル、直径5メートル、重さ21.6トンである。巨大な残骸は動力を失っているが、慣性によって秒速7.9キロメートルで飛行し続ける。

低軌道では高真空ですが、それでも非常に薄い大気分子が存在します。摩擦抵抗により、破片は徐々に減速し、地球の重力の引力により高度が徐々に低下し、最終的には落下します。高度が下がり、濃い大気圏に入ると、大気との高速摩擦によりロケットの残骸の温度は1000～2000度に達することがあります。大部分は燃え尽きますが、燃え残った破片も少量ながら地表に落ちます。

では、これらの破片はいつ、どこに地面に落ち、人や財産に危害を加えるのでしょうか?これは、最近、一部の機関や外国メディアによる疑問や大騒ぎの焦点となっている。

実際、ロケットの破片が大気圏に再突入した場合の安全性については、世界でも長い間、慣例がありました。我が国もこれを非常に重視しており、2つの主要な対策を講じてきました。まず、残骸を不動態化しました。 2番目に、ロケットの残骸の動きが厳重に監視され、4つの軌道レポートが発行されました。

いわゆる不動態化処理とは、残骸が大気圏に再突入する前に、プログラム制御によって残留高圧ガス、燃料、電気を「排出」し、落下中に高温高圧下で爆発し、飛散する破片が増えて衝撃範囲が広くなることを防ぐことです。

中国宇宙機関の厳重な監視と報告の下、長征5号Bロケット「堯3号」の第1段コアの残骸が、1週間の宇宙飛行を経て7月31日早朝に大気圏に落下し、空に壮大な火花を散らした。大部分が燃え尽きた後、破片の一部が無人の海に落ちた。騒ぎは収まり、すべての疑惑と誇大宣伝は突然終わりを迎えました。

ロケットの破片が人を負傷させたり、財産に損害を与えたりする事件について、あなたはどれくらい知っていますか?

人類の宇宙探査には常に犠牲が伴います。しかし、ロケットの打ち上げが失敗すると人身事故がより多く発生します。このような負傷や犠牲は中国国内でも海外でも起きているので、ここでは触れません。しかし、ロケットの打ち上げ後には破片が地面に落ちて必ず負傷者が出ますが、負傷事故は依然として非常にまれです。

これは、地球が非常に大きいため、70億人以上の人々が住んでいるにもかかわらず、地球の表面積に比べると依然として人口密度が非常に低いためです。地球の表面積は5億1000万平方キロメートルで、7万平方メートルあたり1人の人間がいることになります。

もちろん、人口はこれらの地域に均等に分散しているわけではありません。地球上には人口密集地域と無人地域があり、無人地域が地球の面積の大部分を占めています。たとえば、海洋は地球の表面積の 70% を占めています。したがって、通常の状況では、残骸は無人地域に落下します。

しかし、これほど多くの打ち上げが行われると、特にブースターや第一段ロケットのように、人が居住する地域に落下し、打ち上げ後すぐに放棄されるものも必ず出てきます。しかし、瓦礫の処理手順は極めて標準化され、厳格です。着陸地点は事前に計算され、人々は避難するよう組織されるでしょう。そのため、たとえ人口密集地域を襲ったとしても、人や家畜に被害を与えることなく、一部の施設に被害が及ぶ程度にとどまります。

そのため、中国国内外でロケットの破片が地面に落ちる事故が時々発生しているが、負傷者は極めてまれである。しかし、人間による宇宙打ち上げが増え、宇宙ゴミが落下するにつれて、人類への脅威はますます大きくなるのでしょうか?このような状況は起こらなくなるだけでなく、減少すると思います。

なぜなら、人類の科学技術の継続的な進歩と発展に伴い、ロケットの打ち上げ方法も絶えず改善され、ロケットの回収技術も絶えず改善されているからです。例えば、マスク氏のスペース・エクスプロレーション・テクノロジーズ社（スペースX）のロケット回収技術は徐々に成熟してきている。破片による被害を大幅に軽減するだけでなく、ロケットの再利用も可能となり、打ち上げコストも大幅に削減されます。

我が国のロケット回収技術も進歩していると報じられています。今後の長征8号ロケットでは、第1段ロケットのコア部分とブースター全体を回収する実験が行われる予定だ。したがって、人類の文明レベルが向上し続けるにつれて、ロケットの破片による負傷事故は減少し続ける傾向にあるでしょう。

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