阿丽亚娜6产生巨型太空垃圾，西方遭打脸：比中国火箭残骸更危险|太空垃圾|推进剂|火箭残骸|长征五号|阿丽亚娜

千呼万唤的欧洲大火箭阿丽亚娜6，终于在7月10日首飞了，作为欧洲“全村的希望”，阿6火箭第一次发射的表现差强人意，在成功部署了8个立方星之后，火箭上面级的“芬奇”发动机第三次点火失败，上面级失控发生旋转，导致最后两个载荷未能成功部署。欧空局将这个结局定义为“部分成功”。

其实这两个载荷都是返回试验舱，是要与上面级分离后再入大气层的。由于火箭无法再入，这两个返回舱也就和硕大的上面级一起，成为一个史无前例的巨型太空垃圾。经过笔者计算，这个太空垃圾的重量，竟然与西方专家一直拿来说事的长征五号B末级残骸重量相当，关键是危险性还更高，随时有爆炸的可能。

那么这个大号太空垃圾都包括哪些部分，为什么会比长五B残骸还要危险呢？

这里提到的长征五号B，是我国用来发射空间站核心舱和问天、梦天实验舱的专用火箭，是长征五号的一个衍生型。长五B是一个非常有特点的火箭，它可以实现“一级半直接入轨”。也就是该火箭的芯级只有一级，不像其它火箭那样还有第二级甚至第三级。

当长五B起飞一段时间后，会抛弃4个助推器，然后这个巨大的芯一级就能直接将载荷送入近地轨道，然后才分离。于是这个直径5米，长33米多，重达18吨的芯一级便也随着载荷一起入轨了，会长期在约400公里高的轨道上绕圈逐渐降低高度，几个月之后才会坠入大气层。

长五B残骸这个坠落过程就是西方专家和媒体所指责的“失控坠落”，他们称由于长五B末级残骸的尺寸非常大，重量很重，如果坠落到人口密集区，有可能造成巨大伤害。

然而事实上长五B历次发射都没有发生这样的事情。在我国建设空间站那段时间里，长五B密集发射，先后把天和核心舱、问天号、梦天号实验舱送入太空。末级残骸会进行钝化处理，排空燃料，在太空游荡几个月后坠入大气层，所有坠落地点都位于人迹罕至的海洋中，并未造成任何损失，成功回击了西方的指责。

现在欧洲人自己也发射了一枚大火箭阿丽亚娜6，在发射之前标榜其可以做到“零太空垃圾”，然而却恰恰产生了一个超大号的垃圾。这一切都要归咎于欧空局眼高手低，话说得挺满，实际上的表现却拉胯。阿丽亚娜6之所以宣称能做到“零太空垃圾”，是因为它有一个特别强悍的上面级（即火箭的第二级），使用了一台Vinci“芬奇”液氢液氧发动机。

该发动机的纸面性能强到什么程度呢？它采用了闭式膨胀循环，推力达到了18吨，能够点火4次（重新点火后推力降为13吨），比冲达到了458秒。这是个啥概念呢？我国长征五号基本型的上面级发动机YF75D，推力只有9吨，比冲只有443秒，且在发射后只会进行两次点火，应该达不到4次点火的能力。

因此这个芬奇发动机无论是性能指标，还是重复点火能力，都是世界领先的。阿丽亚娜6与它的前任阿丽亚娜5最主要的不同有两个，一个是固体助推器可以选择2个或4个，实现不同的运载能力，另一方面就是上面级采用了新型的芬奇发动机。而它的芯一级发动机火神2.1，则直接源自阿丽亚娜5的火神发动机。

有了这些配置，阿丽亚娜6带2个助推器的A62型，起飞重量达540吨，近地轨道和同步转移轨道运力分别是4.5吨和10.3吨。而4个助推器的A64型起飞重量高达870吨，与长征五号相当，近地轨道和同步转移轨道运力分别是11.5吨和21.6吨。这次发射的就是A62型，由于芬奇发动机有多次点火能力，使火箭能够将多个载荷送到不同的轨道上，非常灵活。

然而这次阿丽亚娜6的首飞却是成也芬奇、败也芬奇。火箭的助推器和芯一级表现都很正常，在完成使命后成功分离，整流罩也正常打开了。

上面级发动机第一次关机后，将火箭送入了近地点约300公里，远地点约700公里的椭圆轨道。随后芬奇第二次开机，将轨道转变为600公里的圆开轨道，然后成功释放了8个立方星，并激活了5个科学载荷。

一直到这里都没什么问题，但当主发动机准备第三次点火时，故障出现了。阿丽亚娜6之所以能标榜实现“零太空垃圾”，靠得就是这第三次点火，目的是让火箭减速离轨，使上面级坠入大气层，不在太空中留下一丝痕迹。

这次再入之前还会择机分离那两个返回实验舱。但可惜的是主发动机却未能成功点火，原因是APU辅助动力装置出了问题，只工作了几秒钟就关机了。

APU装置也是个小发动机，功能是给主发动机的燃料箱加压。芬奇发动机在太空中重新点火是很不容易的，因为在熄火之后燃料箱内的液体推进剂会漂浮起来，需要这个APU继续加压，才能再次点火工作。

出问题的APU在之前已经启动过一次，但在第二次启动后出现异常关机，导致主发动机未能成功点火。此时在画面中能看到上面级的姿态也开始失控，发生了旋转。

至此阿丽亚娜6的首飞秀就戛然而止了，欧空局结束了直播，因为火箭已经彻底失控，无法挽救了，但他们认为这次发射属于“部分成功”，还有专家精确的计算出“成功了82%”。下面就让我们看一看：留在600公里轨道上的阿丽亚娜6上面级都包含了哪些东西，分别有多重。

从火箭的比例图来看，芬奇发动机有3.2米长，可推算出整个上面级的长度应该有10米，考虑到本次发射的实用载荷都很小，整流罩里空空荡荡，因此整件“太空垃圾”的长度大概就是10多米的样子，比长征五号芯一级要短。

然而它的重量却相当不轻！这次的发射带的真载荷虽然都是些立方星之类的小东西，但却有一块比较沉重的模拟配重载荷，以便验证火箭的运载能力。

从资料来看，阿丽亚娜6 A62型在打250公里近地轨道（倾角51.6度）时，运载能力是10吨。考虑到这次打的是600公里轨道，姑且认为总的载荷质量是8吨左右，由于分离的那8个立方星都非常小，这8吨载荷基本上都还和上面级在一起没有分离，主要就是那块配重载荷。

那么上面级发动机和燃料箱的重量是多少呢？咱们可以算一下。A62的发射质量是540吨，A64则是870吨，两者的差值正好是两台固体助推器的重量，也就是330吨。因此我们将A62的540吨减掉这两台助推器，剩下的210吨就是芯一级、上面级和载荷的总重了。再减掉8吨载荷，可得到芯一级和上面级的重量是202吨左右。

阿丽亚娜6的芯一级和上面级用的都是液氢液氧燃料，第一级装载了142吨推进剂，第二级装载了31吨，加起来就是173吨。用刚才的202吨减掉这些推进剂的173吨，剩下的29吨就是结构重量了。再粗略的认为芯一级和上面级的干重比例与推进剂的重量比例相同，可估算出上面级的干重应该是5.2吨。再加上前面说的8吨未分离的载荷，总重量就达到了13.2吨。

但是这还没完，由于上面级发动机第三次点火失败，预留的推进剂未能消耗，有相当多的推进剂留在了燃料箱中。根据参数，芬奇发动机重新点火后的推进剂流量是每秒28.6公斤，第三次点火后原计划燃烧28秒，共消耗800公斤推进剂，再考虑到要留出1吨的推进器余量，因此剩余的推进剂应该在1.8吨左右，整块太空垃圾的重量约15吨。