品：科普中國

制作：太空精釀

監制：中國科學院計算機網絡信息中心

人類航天事業的基石是運載火箭技術，正是一枚枚火箭在轟鳴聲中驚天動地起飛，才有了軍事、氣象、通訊、遙感、導航、科學應用、載人航天和深空探測等多種可能性。但很多人往往忽視了一點：人類受困于強大的地球引力和濃密的大氣層影響，火箭運輸效率極低，有效載荷僅為總重量的1-5%左右。

以人類有史以來最強的登月火箭土星五號為例，它的總重量約為3000噸。第一級總重約2290噸，其中殼體和發動機質量僅為130噸，2160噸都為液氧煤油燃料。發動機工作時間標準流程為165秒，平均每一秒燃燒13.1噸燃料，換算成汽油差不多夠一輛百公里油耗10升的小汽車圍繞地球赤道開4圈半！

但它能送到月球的有效載荷僅為45噸重的阿波羅飛船，比重僅為1.5%。如果考慮到真正的有效載荷僅為三位宇航員和有限的科學儀器，這個效率低到令人發指。其余部分幾乎都是燃料和火箭殘骸。

中國王牌火箭長征三號乙，是嫦娥探月、北斗衛星導航、天鏈一號、通訊衛星系列等背后的超級英雄。它總體上能夠分為22個部分[1]，但是真正有效載荷就只有第2部分：衛星，占火箭總體重量僅為1%左右。

余下的99%中，除了圖中并沒有標注出的燃料，其他21個部分都可以叫做同一個名詞：火箭殘骸！這是我們進行航天事業所必須承受的代價。

雖然同是殘骸，但是我們不一樣

火箭殘骸包括很多種類。按照火箭殘骸的產生流程，可大致分為如下幾個部分：

1.飛來橫禍

顧名思義，這部分殘骸是在火箭發射后不久會重新返回地面，甚至在火箭剛開始呼嘯震動時就開始"掉渣/殘骸"：這其實往往是保溫泡沫或結的冰。

大氣密度很大，這個階段產生的殘骸高度不夠、速度很低、因而這些殘骸根本沒能突破大氣。按照火箭推進的原理，所有的火箭幾乎都要設計成多級模式，越靠下面的部分越大也越強力（參考上文土星五號的介紹）。這意味著這部分天外飛禍特點是：非常大、非常貴、也非常危險！

以我國每次載人航天都要使用到的長征2F王牌火箭為例，在發射后約3分鐘內，火箭的逃逸塔、助推器、一級火箭、整流罩等重要組成就會相繼程序分離，最后分離的整流罩最大高度也僅為100千米左右，引力作用下，它們必然會返回地球。

由于程序分離時間、分離姿態、氣象條件等各不相同，它們的掉落區往往分散且面積巨大。由于歷史和技術原因，我國的三大傳統發射場酒泉、太原和西昌都位于內陸，每次發射都要著重考慮這一批殘骸的破壞力。

2."天外來客？"

隨著火箭繼續飛行，火箭二級將會繼續完成推高航天器軌道的重任，以至于它分離時往往自身動能已經足以環繞地球。但此時軌道高度依然在200千米左右，這里大氣雖然稀薄卻可以造成足夠阻力，火箭二級往往還是會返回地球。

由于高空大氣的情況復雜，火箭二級被拋棄后姿態也無法確定，返回地球的軌跡、時間和沖擊大氣地點很難預測。2016年6月25日我國首次發射新一代火箭長征七號，火箭二級在太空中自由飛行了一個多月后，于7約27日當地晚間在北美中西部再入大氣。

但我們不必擔心火箭二級造成的威脅。它們沒有任何防熱措施，再入大氣時速度大、空氣稠密，它們往往變成美麗的流星，焚毀在大氣中。

也有極個別情況火箭二級可能變成"飛來橫禍"。歷史上最接近二級火箭飛來橫禍的是一位叫Lottie Williams的美國人，在1997年她被一個德爾塔－2型火箭二級返回地球時的碎片擦過肩膀。所幸只是輕微擦過，并未受傷，就是嚇了一跳。如果再偏一點砸到頭上，基本就是必死了。

總體上，人類航天60年來，從未發生過任何環繞地球的火箭殘骸或太空垃圾擊中人類的案例。

3.永久的太空垃圾

對于很多高軌衛星而言，旅程遠未結束，運送它們的火箭往往還有第三級、上面級等重要結構。

例如，我國王牌火箭長三乙可以攜帶一個遠征一號上面級[2]，就是靠這個"太空擺渡車"才實現了數次北斗衛星導航系統"一箭雙星"任務。請注意，這種一箭雙星任務所需要的技術，是遠遠超過其他"一箭N星"任務的。那些往往是處在同樣軌道，火箭只是到站"撒土豆"而已。

此時衛星被分離時軌道已經非常高，這些火箭殘骸注定幾乎不可能返回地球大氣。以2015年7月25日我國長三乙+遠征一號"一箭雙星"發射北斗導航衛星（M1S和M2S）為例，直到今天（2019年8月12日）長三乙的第三級仍然飛在近地點382千米、遠地點16587千米的大橢圓軌道，而共同升空的遠征一號更夸張，它飛在近地點22042千米、遠地點27866千米的超級橢圓軌道。到人類滅絕都不可能返回地球[3]！

事實上，有很多人類航天事業早期發射高軌衛星帶來的火箭殘骸，直到今天依然在太空漫游。

而對于很多深空探測任務，目標軌道輕易超過月球的距離，這些火箭殘骸已經遠到無法追蹤了。例如獵鷹重型火箭2018年2月6日首次試射后，它的火箭二級牢牢綁在特斯拉電動車背后，現在已經大概到了相對地球的太陽系另一面了。

4.太空事故

火箭的結構和材料都不是為了在太空中經年累月工作而設計的，這就意味著它們的使用壽命非常短：往往是完成發射任務即可。例如，載人航天用的火箭僅使用10多分鐘就任務結束，高軌任務也僅為數小時。

這就意味著：那些成為長期太空垃圾的火箭殘骸，并不穩定。在長期的真空高輻射環境影響下，很容易出現未燃盡燃料泄漏、碰撞甚至結構解體的風險。而這些巨大的太空垃圾一旦解體，可謂是一整個軌道的災難，影響當前甚至后續的所有任務。

從某種程度講，這些難以預測和控制的太空事故，是最恐怖的。

那么，這么多火箭殘骸，該如何處理它們？

飛來橫禍：能回收就回收，回收不起要躲得起！

火箭一級和整流罩等往往是火箭體積重量最大、最核心也最昂貴的部分，占據火箭總體成本的80%以上，卻是最早被扔掉的，非常可惜！而且非常危險。

處理它們，有效的方式又有三種：

1、回收。這也是SpaceX、藍色起源、航天飛機固體助推器和我國新一代火箭設計時考慮的重點因素。目前，SpaceX依靠這個技術聲名鵲起，不僅能夠依靠一級火箭反推平穩回收，還能利用整流罩降落傘減速滑翔和接駁船大網實現回收，幾乎毫不浪費。

2、完全棄用。這是世界主流火箭的主要處理方式，由于傳統火箭發動機設計和結構問題，很多火箭根本無法復用，幾乎毫無回收價值，最理想的情況反而是丟掉。但僅有靠海的發射場能實現這一完美主義：例如美國的范德堡空軍基地、肯尼迪航天中心、卡爾維拉爾角，中國文昌，歐洲法屬圭亞那。

3、盡力減少殘骸影響。對于蘇聯拜科努爾、普列謝茨克，中國酒泉、太原、西昌這些內陸發射場，則不可能避免飛來橫禍，但可以大大減小它的影響。例如我國在7月26日長二丙火箭發射遙感30組-05衛星時，給火箭一級的級間段安裝了柵格舵，在一級殘骸落地過程中起到穩定姿態和減速的效果，大大減少了殘骸的可能影響區間，成為世界第二個運用此技術的案例，也為我國未來新一代可回收火箭積累寶貴經驗。

"天外來客"，可控再入

火箭第二級成為殘骸時往往已經有能力圍繞地球飛行、返回地球狀態難以預測、且畢竟還是存在一定風險，當然有必要妥善處理。

SpaceX在實現一級回收后，曾經努力回收第二級，可是第二級的價值實在有限、且回收距離太遠、成本太高，導致最后放棄了此項技術。但這并不意味著第二級就此被拋棄：它的執行任務周期很短，在任務結束后，可以利用剩余燃料，自己沖進大氣。由于地球絕大部分表面都是大洋，可以很容易控制它們焚毀并最終殘骸落入安全區域，盡力減少潛在威脅。

而對于已經進入太空、距離地球較近、且一時半會無法返回的火箭殘骸，則可以采取人工干擾的方式進行移除。例如采用新一次發射任務，用小型航天器靠近火箭殘骸，采用魚叉法、網捕法、太陽光帆、拖拽法等將其最終拖入大氣焚毀[4]。

雖然人類從未被這個階段的火箭殘骸傷害過，但它們對正常衛星潛在威脅極大，極有可能造就更多新的垃圾。"杞人憂天"還是有必要的。

永久的太空垃圾："世界那么大，你們出去看看"

這個階段的太空垃圾已經太過遙遠，以至于把它們重新帶回地球大氣的成本實在太高，得不償失。此時的有效手段就是讓它們遠離地球附近的寶貴軌道，進入深空。

這個過程基本只能靠它在完成工作之后自主完成：利用殘余的燃料，拼盡一切力量，燃盡最后一滴，盡力逃離地球。

例如我國在2015年3月30日的長三丙火箭發射北斗I1-S衛星時，遠征一號上面級首秀，它在任務成功、將衛星送入軌道后，最后階段就執行了這么一個命令，拼盡全力遠離地球。時至今日，它的軌道距離地球最遠點已經達到15萬千米！是地球半徑的20多倍，根本不可能再與人類相見。

只要能杜絕前三類火箭殘骸，也就不太可能出現火箭殘骸事故造成的新殘骸了。

人類航天事業，是人類科技史上的奇跡，它的方方面面無不閃耀著人類最輝煌的智慧和創造力光芒，即便對于火箭殘骸的處理亦是如此。不過，當我們看到火箭殘骸的種種處理技術時，更應該對這些蠟炬成灰淚始干的"殘骸"保持敬畏：

是它們犧牲自己，托起了人類一個又一個航天夢想。

參考文獻：

1. http://cn.cgwic.com/Launchservice/LM3B.html

2. 怡園，遠征一號甲——升級版太空擺渡車，《太空探索》2016年7月第7期。

3. http://www.zarya.info/Diaries/Launches/Launches.php?year=2015

4. Shan, M., Guo, J., & Gill, E. (2016). Review and comparison of active space debris capturing and removal methods. Progress in Aerospace Sciences, 80, 18-32.

hat is beauty, and is it in the eye of the beholder?

什么是“美”，“美”的標準是否因人而異？

E.g. “情人眼里出西施” Beauty lies in the eyes of beholder.

From our earliest days we appreciate beauty. Research has shown babies spend longer looking at adults with smooth skin, big eyes and full lips.

在我們小的時候，我們就會欣賞“美”。研究現實baby會更喜歡看那些皮膚光滑、大眼睛和嘴唇豐滿的成年人。

Many scientists think that far from being a matter of personal taste, there are universal rules for beauty, patterns that beautiful people have in common, something that can even be measured.

很多科學家認為，“美”絕不僅僅是個人品味的問題，有很多放之四海皆準的特征是那些長相美麗的人都共同擁有的，甚至這些特征可以被量化。

Beauty is not passport, but is VISA, it expires. And if you've built your life on your beauty, when you grow old, you start to think about plastic surgery.

美麗，不是護照，而是會過期的簽證（這個講的太有道理了）。如果你曾靠美麗活著，那當你老去，你就會開始考慮整形手術了。

It came from George Orwell, who once remarked, "After the age of forty, a man is responsible for his face." In other words, when you grow older, your face begins to show what sort of person you are because whatever your habitual expressions are, they start etching themselves onto your face. Allowing this happen maybe what people mean by the phrase "growing older gracefully".

喬治.奧韋爾曾說：“40歲之后，是我們自己決定了自己的長相。”也就是說，但你慢慢變老，你的面部就開始展現出你到底是什么樣的人，因為不管你習慣性的表情是什么，他們都會刻出現在你的臉上。也許這就是這句話“優雅地老去”的真諦。

內容來源：bbc紀錄片《五官的奧秘》

https://v.qq.com/x/page/c0164lm2gbe.html

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本篇推文主創簡介

美化排版|小泳

國產之光并起，華為、魅族等國產新機搶閘蘋果逐鹿智能手機市場

因為，就在蘋果新品發布之前，華為、魅族等國產手機商紛紛搶閘上線新品。 這無疑是一場國產之光欲群起，與新iPhone爭搶用戶的大戰。

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周鴻祎宣布360退出手機業務，年銷量曾高達千萬，性價比比小米高

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http://dy.163.com/v2/article/detail/EOPIFQCP05354IPV.html