遭遇闪电，火箭为何能幸免于难

文/ 乔辉

▲2019年5月27日，俄罗斯联盟火箭遭闪电击中瞬间

闪电击中火箭或发射塔架并不新鲜

1987年3月26日，美国发射的宇宙神-半人马座火箭就没这么幸运了！火箭在发射48秒后，诱发了闪电。闪电击中火箭，导致电脑系统出现故障，火箭攻角过大，失去控制。为了避免火箭落入人口稠密区域，控制人员启动了火箭自毁爆炸装置。箭上搭载的价值1.6亿美元的军用通讯卫星报废。

1969年11月14日，在阿波罗11号发射4个月后，阿波罗12号飞船发射升空，升空后大约20秒内，竟然两次被闪电击中。第一次闪电导致电子设备主动切断了飞船上的燃料电池，第二次闪电又导致一些仪器暂时罢工。幸亏飞船上的备用电池启动，才避免了悲剧的发生。飞船进入地球轨道后，进行了各项检查，在确定没问题后，飞船得以继续向月球进发，最终成功登陆月球并安全返回地球。

1983年，挑战者号航天飞机在执行第八次任务时，由于飓风被延迟发射达10天之久。8月30日，闪电击中了航天飞机的发射架，这一幕被摄像机记录了下来。

▲1983年8月30日，挑战者号航天飞机发射塔被闪电击中瞬间

2006年8月25日，闪电击中了阿特兰蒂斯号航天飞机的发射架，这是肯尼迪航天中心有记录以来的最强闪电，电流高达10万安培，避雷装置有效地保护了航天飞机的安全。工程师注意到在航天飞机的主电路中感应出了电火花，幸亏电火花不是太大，在允许的范围内。但美国宇航局还是决定航天飞机推迟24小时发射，以便排查可能的隐患。

2009年7月13日，一场雷暴袭击了卡纳维拉尔角肯尼迪航天发射中心，在奋进号航天飞机周围方圆0.5公里的范围内发生了11次闪电，虽然都没有直接击中航天飞机，但这已超过了安全范围，美国宇航局不得不推迟了发射。

上面这些都是发生在美国佛罗里达州的卡纳维拉尔角发射基地。“佛罗里达”又称“闪电之都“，发生雷击的概率也比其他发射基地高得多。

▲2011年5月12日，摄影师抓拍到空客A380在伦敦上空被闪电击中的场景

▲2016年2月，一位阿联酋阿提哈德航空公司的乘客在飞机内拍下闪电击中机翼的瞬间

▲2015年8月，阿特兰大国际机场，一架被闪电击中的飞机

闪电击中火箭并不一定导致事故发生？

我们知道，闪电是自然界中一种剧烈的放电现象，电压高达上亿伏。闪电击中大树后，整个树皮甚至会被剥离。那为什么全身都是燃料的火箭有时候能安然无恙？

从一般意义上来讲，火箭的金属外壳起到了保护作用。金属外壳组成了一个封闭的空间，这种结构可看做“法拉第笼”。

法拉第笼是一个由金属或者良导体形成的笼子，以电磁学的奠基人、英国物理学家迈克尔·法拉第的姓氏命名。它是一种用于演示等电势、静电屏蔽和高压带电作业原理的设备。那么法拉第笼到底是怎么回事呢？

她离村子越近，对风影越是抱怨，你以为你是谁，你以为自己能吹几声笛子就了不起了？你撒泡尿照照你自己吧，还当自己是个男人？因为胡思乱想，因为心不在焉，恍兮惚兮，脚下一个趔趄，她差一点儿又坠落下去，转头一看，惊出一身冷汗，下面竟是万仞绝壁，要是不慎掉下去，那可不是滚一身泥垢的事，恐怕是连尸骨都要找不到了。霎时，黄豆大的汗珠子从她的额头沁出来，一串串地滚落下来。她终于镇定下来，一腔怨气又开始发泄到风影身上了，谁要你下面的小和尚也是吃素的？饮食男女乃人生之大欲，自己无能，老婆红杏出墙能怪我吗！要怪就怪你自己去吧！

我们把一个不带电的导体放入电场中，在电场的作用下，导体中的自由电荷发生移动，结果使导体的一端带上正电，另一端带上负电，这就是静电感应现象。

当导体的两端积累了正负电荷后，它们就产生了一个附加电场，该电场与原电场方向相反，此时导体内部的总电场处处为零，自由电荷便不再移动，导体内任意两点间的电势差为零，整个空腔为等势体。

实际上，导体的空腔并不需要封闭得很严实，用金属网制成的外罩也能起屏蔽作用，这也就是法拉第笼的原理。

▲这是太空探索技术公司猎鹰9火箭发射情景，可以看到火箭周围四个尖尖的避雷塔，仔细看还能看到避雷塔上引出的一根根导线

▲尽管外部电压很高，但处于法拉第笼中的人是安全的

当然，对于火箭外部的仪器，如果保护得不好，可能就要受到闪电的电磁干扰。为了安全起见，还是尽量避免在可能出现闪电的天气下发射。

同样道理，当飞机在雷暴天气里飞行遇到闪电时，里面的乘客也是安全的。

2011年5月12日，一位摄影师曾经抓拍了一架空客A380在伦敦上空被闪电击中的场景。之后，该飞机完好无损地降落在伦敦希斯罗机场。生活中，如遇雷雨天气，在汽车里待着也是比较安全的。

2015年8月，美国乔治亚州哈茨菲尔德-杰克逊阿特兰大国际机场，临近跑道的乘客通过飞机的舷窗拍到了隔壁跑道上一架被闪电击中的飞机。当时飞机上有111名乘客和5名机组人员，虽然引起惊恐和慌乱，所幸无人受伤。

2016年2月，一位阿联酋阿提哈德航空公司的乘客在飞机内拍下了惊悚的一幕：在飞机飞过风暴区时，一道闪电径直击中了窗外的机翼，所幸飞机并无大碍，安全飞至目的地并成功降落。

火箭发射塔旁边的铁塔是做什么用的？

如果你经常看航天发射，可能会留意到，在火箭发射塔旁边通常有四个尖尖的铁塔，也有三个的。这些铁塔有什么用呢？这些铁塔名叫“避雷塔”，是保护火箭免受闪电击中的。

仔细看，从这些避雷塔顶部还引出一根根细丝导线，这些导线把避雷塔连接了起来。这样，避雷塔以及导线就组成了一个法拉第笼，把发射台包围其中，最大程度保护发射台上的火箭免受闪电的袭击。

即使有各种防护措施，还是要尽量避免在雷雨天发射航天器，小心总是没错的。