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“10，9，8，7，6，5，4，3，2，1，點(diǎn)火”，隨著倒計(jì)時(shí)的結(jié)束，龐大的運(yùn)載火箭伴隨著巨大的轟鳴徐徐騰空而起，將衛(wèi)星送入太空。如此壯觀的發(fā)射場景，一定給你很大震撼。那你知道發(fā)射成功后火箭末級(jí)去哪了嗎？你知道，除了變成太空垃圾，火箭末級(jí)還能化身太空實(shí)驗(yàn)室，太空旅館，甚至還能用來拯救地球嗎？

今天我們來了解一下，少有人關(guān)注的火箭末級(jí)的去向問題。

就像火車有不同的車廂，火箭也分成一級(jí)、二級(jí)，最后一級(jí)稱為末級(jí)。火箭前幾級(jí)箱體就像皮薄餡大的餃子，這個(gè)“餡”就是燃料，“皮”就是火箭的殼體?；鸺l(fā)射就是通過燃燒燃料、排出氣體，獲得持續(xù)加速，將衛(wèi)星送入外太空。在一級(jí)火箭燃料燒光后，就把一級(jí)火箭扔掉。因?yàn)橐患?jí)火箭殼體有十幾噸重，帶著它繼續(xù)飛行，會(huì)影響火箭繼續(xù)加速。同理，二級(jí)火箭燃料燒光后，也要把二級(jí)火箭扔掉。說到這里，你肯定明白了——只有末級(jí)火箭帶著衛(wèi)星進(jìn)入目標(biāo)軌道，前面幾級(jí)火箭在燒光后，就拋掉了，最終墜落到地面上。這就是為什么發(fā)射火箭要計(jì)算落區(qū)、甚至要提前疏散人口的原因，砸到花花草草多不好啊。而美國太空探索公司埃隆·馬斯克的成名絕技就是讓一級(jí)火箭完好無損地回到地球，并且通過重復(fù)使用來降低發(fā)射成本。

火箭末級(jí)將衛(wèi)星送入目標(biāo)軌道后，就成了一塊漂浮在太空中的巨大太空垃圾。為了防止這塊巨大的太空垃圾在高溫高壓環(huán)節(jié)下爆炸產(chǎn)生更多太空垃圾，需要將殘存的高壓氣體、燃料、電量“排空”，這就是火箭的“鈍化”操作。如果能夠讓末級(jí)離開軌道，進(jìn)入大氣層燒毀，那是再好不過了。但大部分火箭末級(jí)是沒有離軌能力的，往往要在軌道上漂浮很多年，這期間如果不幸被其他碎片撞了，就可能形成雪崩效應(yīng)，產(chǎn)生大量小碎片，威脅正常衛(wèi)星的運(yùn)行。

既然末級(jí)也進(jìn)入了軌道，能不能改造下，把廢棄末級(jí)變廢為寶？我國科研人員提出了火箭末級(jí)留軌試驗(yàn)方案，在火箭末級(jí)基礎(chǔ)上，通過增加能源、通信、測量和控制模塊，升級(jí)改造將火箭末級(jí)變成“太空實(shí)驗(yàn)室”，充分利用火箭末級(jí)的完整結(jié)構(gòu)和軌道停留時(shí)間，搭載多種科學(xué)儀器，開展元器件驗(yàn)證、新材料合成、生物、制藥、基礎(chǔ)物理等科學(xué)實(shí)驗(yàn)，為科學(xué)家提供更多上太空做實(shí)驗(yàn)的機(jī)會(huì)。這項(xiàng)技術(shù)目前已經(jīng)變成了現(xiàn)實(shí)。

國外還有人腦洞大開，提出把末級(jí)火箭的箱體改造成一個(gè)太空旅館，發(fā)展太空旅游業(yè)。美國一家名為NanoRacks的創(chuàng)業(yè)公司，提出利用特制材料加強(qiáng)火箭末級(jí)脆弱的殼體，增加其結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，使其能夠抵御微小太空垃圾的撞擊。然后對(duì)火箭末級(jí)巨大的內(nèi)部空間進(jìn)行重新裝修，將其改造成為太空旅館。如果該技術(shù)可行，那眾多的廢棄火箭末級(jí)就可以變成太空中的連鎖酒店。在“末級(jí)酒店”上體驗(yàn)太空生活、領(lǐng)略壯美星空、俯瞰地球脈絡(luò)、觀看90分鐘一次的日出日落，不亦快哉！

其實(shí)火箭末級(jí)還能用來保護(hù)地球！如果有近地小行星撞擊地球，除了用核武器把小行星炸碎之外，最靠譜的辦法就是發(fā)射一個(gè)撞擊器把小行星軌道撞偏。但人造的撞擊器重量太輕了，不足以把小行星偏轉(zhuǎn)出安全的距離。這時(shí)候，如果帶著火箭末級(jí)去撞，就可以充分發(fā)揮末級(jí)的重量優(yōu)勢，把小行星偏轉(zhuǎn)到距離我們更遠(yuǎn)的軌道。比如長征五號(hào)的火箭末級(jí)干重足足有6.5噸重。計(jì)算發(fā)現(xiàn)，如果利用航天器控制胖五末級(jí)去撞擊小行星，一發(fā)胖五火箭可以起到三發(fā)胖五的小行星防御效果。真可謂大塊頭有大智慧，關(guān)鍵時(shí)候，火箭末級(jí)可以用來保衛(wèi)地球！

現(xiàn)在你知道了，發(fā)射成功后，火箭末級(jí)的宿命并不是只有變成“當(dāng)太空垃圾”這條唯一的路！在科學(xué)家的智慧改造下，火箭末級(jí)還能變廢為寶，化身太空實(shí)驗(yàn)室、太空旅館，甚至可以在危機(jī)時(shí)刻拯救地球！關(guān)于火箭末級(jí)，你還有哪些變廢為寶的想法呢？！

本文為科普中國·星空計(jì)劃扶持作品

作者：李明濤

審核：周炳紅（中國科學(xué)院國家空間科學(xué)中心 研究員）

出品：中國科協(xié)科普部

監(jiān)制：中國科學(xué)技術(shù)出版社有限公司、北京中科星河文化傳媒有限公司

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