看了一个视频,火箭被雷击,发现雷击和闪电击中同一个意思。
一、火箭被闪电击中,会发生什么?
先区分两类雷击:自然闪电、火箭诱发闪电(非常危险)
火箭+尾部等离子尾焰,相当于一根几百米长导电导体,穿过带电云层时,哪怕原本没有闪电,也能主动“扯出一道闪电”,阿波罗12号就是典型案例。
1)理想情况(设计防护生效,如近期长三乙雷击事件)
箭体铝合金外壳形成法拉第笼。巨大雷电流沿着箭体外表面流通,不从内部穿过;电流最终顺着火箭尾部等离子喷流释放到大气。
✅ 外观:看到闪电包裹箭体
✅ 内部:导航、控制系统、通信不受冲击,任务正常继续。
2)危险情况(防护突破,历史险情)
雷击两大伤害源:超大冲击电流 + 强电磁脉冲(LEMP)
1. 箭上精密电子设备短路、芯片烧毁;导航、惯性基准失灵
2. 电源系统跳闸、遥测信号中断(阿波罗12号:两次雷击,飞船主电源失效,大量告警亮起)
3. 线缆绝缘击穿,产生电火花;最大隐患:引燃推进剂挥发气体,直接爆炸
4. 传感器永久损坏、姿态控制紊乱,最终火箭失控自毁
真实案例:阿波罗12号 土星五号升空36s、52s连续两次诱发闪电,整船供电崩溃,依靠切换备用电路才挽救登月任务。
关键常识
火箭不怕外壳导电的直击雷,最怕雷电感应出的电磁脉冲;
越高空、云层内,越容易诱发闪电;飞出稠密大气层(大约20km以上)几乎不存在雷击风险。
二、全套防雷防护方案(分为【地面发射场防护】+【火箭本体机载防护】+【气象规避(优先级最高)】)
第一层:优先策略:靠气象“躲开”雷击(最重要!所有航天发射第一准则)
硬件防护只是兜底,不会故意在强雷暴环境发射,有严格发射禁令:
1. 布设大气电场仪、雷电定位系统、气象雷达持续监测空域
2. 通用规则参考:
- 飞行路径周边18.5公里内出现闪电,推迟发射;
- 地面电场强度超过阈值,禁止加注推进剂、禁止点火;
- 禁止穿越浓厚带电云;
3. 哪怕看起来没打雷,强带电云层也存在诱发闪电风险,直接叫停倒计时。
第二层:发射工位地面防雷(火箭待发射、竖立在塔架阶段)
1. 独立避雷塔组网
发射台四周建造多座超高避雷塔,形成45°保护锥,把火箭笼罩在保护区内,优先吸引雷电击中避雷塔而非火箭。
2. 塔架、勤务臂低阻抗等电位搭接+深度接地网
防止雷击塔架后,高压通过接触线缆窜入箭体。
3. 所有连接火箭的电缆加装浪涌保护器,隔离雷电冲击。
第三层:火箭本体自带防雷设计(升空之后唯一依靠)
1. 连续导电箭体结构(法拉第笼核心)
箭体各段舱体之间用导电搭接条连接,杜绝缝隙绝缘;保证雷电流沿外壳流通,不向内渗透。
2. 全设备电磁屏蔽
所有计算机、导航、通信单机采用金属密封壳体;信号电缆全部使用屏蔽线缆。
3. 电路浪涌防护
电源、信号接口内置:气体放电管、TVS瞬态抑制器件,吸收雷击产生的瞬时高压。
4. 系统冗余设计
关键设备双冗余、具备备用供电模式(阿波罗12号能救回来,就是依靠备用信号调理电路)。
5. 严格控制舱内火花风险:所有电气接头防爆,防止感应高压打出火花引爆推进剂。
三、通俗总结
1. 最优方案:能躲就躲,尽量不冒险进入带电云层;
2. 火箭防雷本质:外壳做法拉第笼疏导电流,内部靠屏蔽+浪涌器件抵御电磁冲击;
3. 防雷≠无敌:多次雷击、防护缺陷、极端强电磁脉冲依然能够摧毁火箭;
4. 地面阶段靠避雷塔保护;起飞之后,只能依靠火箭自身结构硬抗雷击。
所以说这个天时地利人和都很重要~~