8月初，北京出現一道奇景。夜空中驚現雷暴雲，閃電在雲中劈刺，驚心動魄，如同魔幻特技，十分壯觀。這一景象，刷爆當晚的微信朋友圈。今天，我們就來說說火箭和雷電的那些事兒。
火箭發射為什麼怕雷電
01 雷電電流破壞火箭殼體
我們都知道，飛機在飛行中怕雷擊，火箭也一樣，發射需要儘量躲開雷雨天。因為雷電電流高度集中，溫度很高，破壞力很強，其分解氣化的產物，具有劇烈衝擊力，能破壞火箭殼體，形成孔洞，導致飛行失利。所以，火箭發射場都要嚴密監測天氣變化，提前做好氣象觀測，規避雷電。
可是，現在火箭發射密度越來越高，實現全天候發射勢在必行，火箭需要從“躲”走向“防”，要能抗住雷擊，在雷雨天也可以發射。
02 不能安裝避雷針
如何防雷電呢？最簡單的方法是安裝避雷針。火箭院703所七事業部熱防護塗層工程組副組長高超說，這在火箭上實現不了。因為火箭是運動的，雷電是靜止的。最開始，雷電可能擊中火箭頭部，而一次雷電持續一秒左右，在此過程中，火箭已經向前運動幾米甚至幾十米，會在殼體上打出一串雷擊點。即便假設可以透過避雷針把雷電吸引到火箭頭部和尾部，但隨著火箭的運動，其它部位仍然會被雷擊中。
▲長十一固體火箭一飛沖天
“四兩撥千斤” ，一種特殊塗層就解決了
火箭院總體設計部十室和703所合作，透過大量的機理研究和試驗，終於找到了用複合塗層進行防護的解決方案。簡單講，就是在防熱層表面噴塗一種特殊塗層，在雷電來時激發形成具有導電性的等離子層，把電流分散到直徑幾十倍的區域裡，電流不那麼集中了，破壞力就弱了。
▲研究人員在做試驗
在兩年多的時間裡，經過多物理場模擬、縮比試驗，近日，研究取得重大突破，完成了1：1火箭整艙段級試驗，達到國內外標準規定的試驗水平，在200千安雷電電流的作用下，殼體防熱層不被破壞。
200千安的試驗電流意味著，自然界95%的雷電作用下，火箭都可以正常發射飛行，不再懼怕雷電，可以全天候發射了。
▲縮比試驗中雷電大電流放電瞬間
這項技術稱為強電磁脈衝防護研究，具有兩點獨到之處。
01 原理很新穎
一般認為防熱層不利於防雷，但研究人員把防熱層作為防雷的一個組成部分，透過激發等離子體，而不是靠加裝厚重的金屬保護層。噴塗厚度只有幾百微米，且可以耐受300攝氏度以上高溫。在微米的量級下即可實現雷擊防護功能，可謂是“四兩撥千斤”。
02 工藝很簡單
這項工藝並不複雜，實施起來也很容易，只需要在火箭表面進行基層噴塗，不要求箭體結構有大的更改。
▲加塗層後的殼體試驗件，雷擊後幾乎不受影響
目前，強電磁脈衝防護研究是基於固體火箭進行的，因為固體火箭對發射機動性的要求比液體火箭更高。該項技術已經具備工程應用條件，後續還將開展縮比飛行試驗整合驗證，今後在液體、固體火箭上都可應用。
