北京
拍摄：黑白猫
刚升空的火箭突然被雷电劈中，然后若无其事地继续送卫星入轨，咱就是说，这一路火花带闪电的，真的没事吗？
这是我国的长征三号乙运载火箭在7月23日顶着雨天起飞的画面，火箭顶部的有效载荷整流罩内搭载的是天链二号06星。它是一颗第二代中继卫星，专门为空间站、飞船提供中继通信与测控服务。
火箭在雨天气象条件下起飞升空，起飞后不久，一道闪电准确击中箭体，从整流罩位置贯穿至尾焰，夜空被瞬间照亮。这让现场观看的人都吓了一跳：数亿元的东西，就这么打水漂了？
万幸的是，火箭飞行姿态未出现任何晃动，稳定上升，最终成功将卫星精准送入预定轨道。而遥测数据全程也保持正常，卫星入轨后太阳能帆板顺利展开，各项功能运行正常，完全未受雷击影响。
在场的所有人也算是悄悄抹了把汗。不过，雷电电流强度动辄数万安培，火箭为何居然能安然无恙？
火箭防雷的层层“铠甲”
火箭承受雷击的原理其实并不复杂。
首先，火箭外壳几乎全部采用金属材料，电流沿电阻最小的路径传导，遇金属外壳便沿表面流过，跟在雷雨天躲在汽车内的安全度无异。
其次，火箭尾部的尾焰是发动机喷出的高温燃气，呈高度电离状态，会形成等离子体，其导电性能接近金属，相当于为雷电铺设了一条直通大气的快速通道。
电流沿箭体外壳传导至尾部，再经由尾焰汇入闪电通道，释放至大气。于是，火箭就避免了承受电击带来的损害。
闪电流经箭体。图源：央视新闻
这么一说，想让火箭防雷听起来好像并不难，但其实背后需要的是设计一整套防雷体系。可以说，长征系列火箭是层层设防的，一切可能破坏箭体内部的因素均已被设计人员提前考虑。
火箭的箭体方面，所有舱段之间均以粗导线搭接，整流罩分离面也做了导电处理，确保整个外壳电位一致，避免局部打火。箭体表面安装多组放电针，会在飞行中主动释放箭体自身积累的静电，降低主动引雷的概率。
火箭的内部电子设备方面，导航、制导、遥测等核心单机外覆金属屏蔽壳，形成了第二道法拉第笼，专门抵御雷击产生的强电磁脉冲。所有电缆均采用双层屏蔽线，屏蔽层多点接地，让电磁干扰无法渗入。每个电源及信号端口安装浪涌抑制器，即使高压电流窜入，也能瞬间泄放，避免芯片烧毁。
防雷“铠甲”并非天衣无缝
防雷设计虽已完备，但雷击对运载火箭仍构成真实威胁。全球范围内，因雷击导致火箭故障乃至爆炸解体的事故确有先例。
1969年，阿波罗12号任务中，土星五号火箭同样在雨中起飞，飞行至36秒和52秒时接连遭遇两次雷击。阿波罗飞船的指令舱三组燃料电池瞬间掉线，仪表全部黑屏，警报响成一片，地面遥测中断长达26秒。
休斯敦任务控制中心一度考虑启动逃逸塔、带离飞船脱离火箭。所幸火箭制导系统未受损伤，仍维持正常飞行，带领飞船穿出云层。与此同时，地面飞控工程师指导宇航员将信号调节电子系统（SCE）切换至辅助（AUX）模式，遥测数据得以恢复，任务最终化险为夷。
土星五号火箭。图源：NASA
1987年，美国的阿特拉斯-半人马座火箭则没有这般幸运。该火箭在雷暴天气条件下强行发射，起飞38秒后被闪电击中，电流耦合进入上面级的制导计算机，导致发动机偏航指令失控，飞行攻角超限，火箭随即在空中解体。搭载的美国海军FLTSATCOM-6通信卫星完全损毁，按现值计算，损失超过十亿美金。
截至目前，全球轨道级运载火箭在升空飞行阶段有明确公开记录的遭雷击事件共计5起，其中3次发射成功，2次发射失败。绝大多数属于火箭高温导电尾焰在带电云层中诱发的放电雷击，并非自然闪电随机击中。
因此，即便有“万全”的防雷设计，运载火箭对雷电天气仍然能躲就躲。各发射场都有严格的雷电预警规则，以最大限度降低风险。但万一飞出去之后遇上突发状况，就像这一次触发了云层放电，咱们的设计也是扛得住的。
正是因为航天科研人员把能料想到的可能性都考虑到了，在这样突发的极端情况下，咱们的火箭才依然能够四平八稳地，将载荷安安全全地送入太空。
策划制作
作者丨房广林科普创作者
审核丨周炳红 中国航天科普大使 研究员
策划丨高佩雯
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