我國(guó)用探空火箭首次獲得電離層頂數(shù)據(jù)

本刊記者 東方星

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我國(guó)用探空火箭首次獲得電離層頂數(shù)據(jù)

本刊記者 東方星

2016年4月27日02∶00，中國(guó)科學(xué)院國(guó)家空間科學(xué)中心（以下簡(jiǎn)稱(chēng)空間中心）在位于海南省儋州市的中國(guó)科學(xué)院海南探空部成功發(fā)射了天鷹-3F空間環(huán)境垂直探測(cè)試驗(yàn)火箭。該火箭搭載的鯤鵬-1B探空儀開(kāi)展了多項(xiàng)科學(xué)探測(cè)及技術(shù)試驗(yàn)任務(wù)，首次成功獲得了電離層頂?shù)脑惶綔y(cè)數(shù)據(jù)，標(biāo)志著我國(guó)已經(jīng)具備了用探空火箭飛到更高高度的空間環(huán)境探測(cè)運(yùn)載能力。

該任務(wù)由空間中心作為抓總單位，并具體負(fù)責(zé)鯤鵬-1B探空儀，即箭頭科學(xué)儀器、球形探空儀與服務(wù)平臺(tái)的研制，以及發(fā)射場(chǎng)、遙測(cè)、地面及科學(xué)應(yīng)用系統(tǒng)任務(wù)。中國(guó)航天科技集團(tuán)公司航天動(dòng)力技術(shù)研究院負(fù)責(zé)研制天鷹-3F探空火箭。此次發(fā)射是我國(guó)在“子午工程”支持下恢復(fù)火箭探空活動(dòng)后，再次開(kāi)展的空間環(huán)境垂直探測(cè)，也是天鷹-3系列探空火箭第12次成功發(fā)射。試驗(yàn)中首次使用了具有姿態(tài)控制能力的箭頭平臺(tái)、柔性碳纖維伸桿，可以更精確地獲得空間磁場(chǎng)、電場(chǎng)矢量數(shù)據(jù)，對(duì)于深入研究低緯度地區(qū)電離層中高層大氣的空間環(huán)境，提高未來(lái)探空火箭的技術(shù)能力具有重要的科學(xué)意義。

1　天鷹-3F探空火箭

探空火箭是進(jìn)行空間探測(cè)和科學(xué)試驗(yàn)的有效探測(cè)工具，具有成本低、研制周期短、發(fā)射時(shí)間受限小等優(yōu)點(diǎn)。在氣象探測(cè)方面，它可以將衛(wèi)星導(dǎo)航探空儀、雷達(dá)模式探空儀和“落球”探空儀等送入臨近空間，完成對(duì)大氣溫度、密度、風(fēng)速等大氣要素的原位探測(cè)。在天文物理探測(cè)方面，可配合地基遙感探測(cè)和衛(wèi)星探測(cè)數(shù)據(jù)，對(duì)空間中的電離層、地球磁場(chǎng)、宇宙線、高層大氣、太陽(yáng)紫外線和X射線等進(jìn)行探測(cè)研究或環(huán)保監(jiān)測(cè)。同時(shí)，還可以用于空間新技術(shù)驗(yàn)證，微重力條件下的物理、生物等科學(xué)試驗(yàn)。

天鷹-3F為兩級(jí)固體燃料火箭，試驗(yàn)所需的測(cè)試、發(fā)射和控制設(shè)備以及新型發(fā)射架也均由航天動(dòng)力技術(shù)研究院研制和操作。

“天鷹”系列火箭是航天動(dòng)力技術(shù)研究院研制生產(chǎn)的民用探空火箭產(chǎn)品，現(xiàn)已成功開(kāi)發(fā)了7個(gè)系列20余個(gè)型號(hào)，可搭載有效載荷質(zhì)量0.5～260kg，載荷直徑50～750mm，探測(cè)高度1～500km?，F(xiàn)有型號(hào)已形成了覆蓋可搭載有效載荷質(zhì)量3～260kg、載荷直徑200～450mm、最大探測(cè)高度350km的系列產(chǎn)品，在探空火箭研制技術(shù)水平、探測(cè)高度、應(yīng)用領(lǐng)域和數(shù)量居國(guó)內(nèi)先進(jìn)水平。目前，航天動(dòng)力技術(shù)研究院正在開(kāi)展500～700km高度探空火箭的研制試驗(yàn)。

該系列火箭可廣泛用于高空科學(xué)探測(cè)、高空氣象探測(cè)、空間微重力和空間物理實(shí)驗(yàn)、航空器氣象保障、船舶港口與海上氣象保障等領(lǐng)域。目前，“天鷹”已成功完成了我國(guó)“子午工程”科學(xué)探測(cè)、空間環(huán)境垂直探測(cè)、氣象服務(wù)保障等多項(xiàng)任務(wù)。

準(zhǔn)備發(fā)射的天鷹-3F空間環(huán)境垂直探測(cè)試驗(yàn)探空火箭

2　鯤鵬-1B探空儀

利用探空火箭攜帶的探空儀可以在高度方向上垂直探測(cè)大氣各層結(jié)構(gòu)成分和參數(shù)，研究電離層、地磁場(chǎng)、宇宙線、太陽(yáng)紫外線和X射線、隕塵等多種日-地物理現(xiàn)象。

鯤鵬-1B探空儀包括朗繆爾探針、雙臂探針式電場(chǎng)儀等科學(xué)探測(cè)有效載荷。其中，朗繆爾探針和雙臂探針式電場(chǎng)儀用于對(duì)空間電離層70～300km高度范圍內(nèi)的E層和F層電子密度、離子密度、空間電場(chǎng)和磁場(chǎng)進(jìn)行原位探測(cè)，獲得原位探測(cè)數(shù)據(jù)。朗繆爾探針中電子探針由空間中心自主研制，離子探針由空間中心與奧地利合作研制。同時(shí)，在試驗(yàn)中還用中國(guó)科學(xué)院海南探空部的地基遙感觀測(cè)設(shè)備進(jìn)行標(biāo)定和聯(lián)合觀測(cè)，研究了電離層垂直高度的精細(xì)結(jié)構(gòu)。在此次試驗(yàn)中，鯤鵬-1B箭頭配置的姿態(tài)控制系統(tǒng)、柔性碳纖維伸桿均為我國(guó)在探空火箭上首次使用，對(duì)提高未來(lái)火箭探空的技術(shù)能力具有重要意義。

這次試驗(yàn)在海南探空部火箭發(fā)射場(chǎng)沿正西偏南方向、87.3°仰角發(fā)射?；鸺w行頂點(diǎn)高度達(dá)到316km，從起飛到濺落共飛行約10min。其主要任務(wù)是探測(cè)研究低緯度地區(qū)電離層中高層大氣的空間環(huán)境，這對(duì)于提高未來(lái)火箭探空、超高速飛行器和太空旅游等領(lǐng)域的技術(shù)能力具有重要意義。

中國(guó)科學(xué)院海南探空部于1986年建立，除具備探空火箭發(fā)射能力外，還擁有近10種空間環(huán)境地基綜合觀測(cè)設(shè)備，其近赤道的地理位置在國(guó)際上具有突出的觀測(cè)優(yōu)勢(shì)。

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