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太空探索火箭是否会与卫星相撞?专家笑称多虑了

http://www.kexue.com 2013-05-28 10:53:31 人民网  发表评论

  “天空突然出现亮点,呈火箭状,几秒后就消失了。”5月13日晚,“UFO”一时间成了网上的热门词汇。昆明、重庆、武汉、海口等地网友称,发现了“不明飞行物”。

  5月14日,中国科学院国家空间科学中心网站发布消息称,5月13日21时左右,我国成功开展高空科学探测试验。此次试验在西昌卫星发射中心进行,试验利用高空探空火箭,对电离层、近地空间的高能粒子和磁场强度与结构进行了原位探测。

  此次引发关注的探空火箭是什么?记者就此专访了我国首次使用固液混合发动机为动力的探空火箭“北航2号”设计者之一、北京航空航天大学宇航学院吴俊峰博士。

  2008年,由北京航空航天大学宇航学院15名学生经过两年时间研制的“北航2号”成功发射,成为我国首次使用固液混合发动机为动力的探空火箭。“北航2号”是无控无旋、气动稳定的单级探空火箭,其任务是验证固液混合火箭发动机的性能,同时测量、存储平流层及以下大气参数并进行载荷回收。

  1什么是探空火箭?

  近地空间资源探测试验工具

  吴俊峰:探空火箭,是火箭家族的一员,主要用于对近地空间环境进行探测,对近地空间资源进行开发实验,并利用空间特殊的环境条件对空间技术进行试验。探空火箭通常由任务载荷和火箭运载器两部分组成,前者是进行探测、实验和试验的仪器设备,后者是以火箭发动机为动力,将任务载荷送到一定高度空间的运载器。根据发动机类型的不同,如使用液体火箭发动机、固体火箭发动机或固液混合火箭发动机为动力,相应地称为液体探空火箭、固体探空火箭和固液探空火箭。

  探空火箭按探空任务的不同,可分为气象火箭、地球物理火箭、生物实验火箭、微重力实验火箭、核试验火箭和空间技术试验火箭等。探空火箭携带的载荷视任务情况而定,如气象探空火箭,专门用来探测当地30km-100km高度的气象参数。其有效载荷为探测仪器、测风系统和定位系统,而探测仪器和定位系统通常集成为“火箭探空仪”。

  2探空火箭有哪些优点?

  覆盖空域广、成本低、操作方便

  吴俊峰:对探空气球通常难以逾越的30km-40km以上,人造地球卫星难以驻留的200km以下空域的探测,探空火箭几乎是唯一可行的探测方式。相比于探空气球或人造卫星,探空火箭可覆盖空域更广,可直接测量大气参数的垂直分布。同时,探空火箭成本低,研制生产周期短,操作方便,可机动灵活发射,对探测突发性和短暂大气现象非常有利。

  探空火箭通常不具备把卫星送入轨道的能力,其与运载火箭飞行轨迹的主要区别之一,是在最高高度时,探空火箭或者探空火箭的载荷速度几乎为零,而运载火箭载荷的速度(入轨时)接近于第一宇宙速度(7.9km/s)。探空火箭的载荷在达到弹道顶点即最高点后,紧接着会落回到地球上,因此,其探测时间短。当探空火箭设置了回收系统后,可对有效载荷及时进行回收,对探测得的数据资料及早进行分析和研究。

  3探空火箭试验为何肉眼可见?

  实为火箭散发钡粉燃烧

  吴俊峰:高空探测火箭携带的设备中包括金属钡释放装置,发射成功后就在200公里附近的电离层中释放金属钡粉。这也是此次试验最关键的一个要素。释放装置在200公里的太空释放钡粉,通过观测钡云扩散、漂移和演化的整个过程,对低纬度空间垂直分布特征及近赤道区电离层的动力学特性研究具有重要意义,实际上就是人工制造了“极光”现象。此次出现明亮而宽大的尾迹,就是探空火箭散发的钡粉在大气层顶端燃烧的结果,从而使半个中国都能观看到这次试验的景象。

  由于此次探空火箭飞得很高,至少达到了1万公里,高过了很多卫星的运行轨道高度,难免会让人担心会不会撞上在轨运行的卫星。但天上飞着的卫星,包括已失效的卫星,不到3千颗,运行在离地面200公里到数万公里的空间内,即使是刻意要去碰撞,这种磕碰谈何容易。根据中科院的报道,这是一次高空探测试验,国外质疑为反卫星试验,只能说是多虑了。

  4我国探空火箭水平如何?

  先后研制成功二十余型号

  吴俊峰:我国探空火箭的研制起始于1958年,截至目前,先后研制成功的探空火箭有气象火箭、生物实验火箭、核试验火箭和空间技术试验火箭等二十多个型号,包括“探空七号”系列、“和平”系列、“织女”系列、“挺近”系列及“天鹰”系列探空火箭,除“探空七号”系列使用液体火箭发动机和固体火箭发动机结合的多级动力,其他系列都使用固体火箭发动机为动力。

  美国是世界上发射探空火箭最早、型号最多、数量最多的国家。至上世纪七十年代后,包括美国、苏联、欧洲以及中国在内,先后研制和使用探空火箭的国家达到二十多个,研制成功的型号有几百个,每年发射数千枚探空火箭,其中大部分为气象火箭。未来探空火箭将依然围绕其特点,为空间基础科学研究、空间环境观测与预报、微重力研究及军事科技发展等服务。(记者 邓琦)

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