基本介紹
- 中文名：高空探空火箭
- 外文名：Sounding rocket
- 含義：是一種比較特殊的運載工具
- 方法：它只攜帶科學儀器進行亞軌道飛行
基本簡介,技術特點,結構組成,主要作用,國內發展,國外發展,主要類別,北京二號火箭,探空五號火箭,探空七號火箭,和平系列火箭,七甲生物火箭,科學試驗火箭,大氣取樣火箭,不明物體,
基本簡介
探空火箭（英語：Sounding rocket）是一種比較特殊的運載工具，它只攜帶科學儀器進行亞軌道飛行。探空火箭一般為無控制火箭。具有結構簡單、成本低廉、發射方便等優點。它更適用於臨時觀察短時間出現的特殊自然現象（如極光、日食、太陽爆發等）和持續觀察某些隨時間、地點變化的自然現象(如天氣)。
探空火箭，是在近地空間進行探測和科學試驗的火箭，利用探空火箭可以在高度方向探測大氣各層結構、成分和參數,研究電離層、地磁場、宇宙線、太陽紫外線和 X射線、隕塵等多種日-地物理現象。探空火箭比探空氣球飛得高、比低軌道運行的人造地球衛星飛得低，是30～200公里高空的有效探測工具，探空火箭所獲取的資料可用於天氣預報、地球和天文物理研究，為彈道飛彈、運載火箭、人造衛星、載人飛船等飛行器的研製提供必要的環境參數。
技術特點
探空火箭一般為無控制火箭，具有結構簡單、成本低廉、發射方便等優點。它更適用於臨時觀察短時間出現的特殊自然現象（如極光、日食、太陽爆發等）和持續觀察某些隨時間、地點變化的自然現象(如天氣)。
發射無控制火箭有一些特殊技術要求，主要是保證飛行穩定，達到預定的探測高度和減少彈道頂點和落點的散布。世界第一枚專門用於高空大氣探測的火箭是美國於1945年秋研製成功的“女兵下士”火箭。它能將11公斤的有效載荷送到70公里的高空。此後,美國和蘇聯利用繳獲的V-2火箭發射了一批探空火箭。
50年代的國際地球物理年活動大大推動了探空火箭的發展，許多國家開始了探空火箭的研製。到80年代，世界上已有20多個國家發展或使用了探空火箭。探空火箭的年發射量高達數千枚。
結構組成
探空火箭系統由有效載荷、火箭、發射裝置和地面台站組成。有效載荷大多裝在箭頭的儀器艙內。儀器艙的直徑有時可大於箭體直徑。有效載荷採集到的信息通過遙測裝置傳送到地面台站接收處理，或者在火箭下降過程中將有效載荷從火箭內彈射出來，利用降落傘等氣動減速裝置安全降落到地面回收。有效載荷的重量和尺寸取決於探測要求,一般為幾公斤到幾百公斤,最大可達幾噸。火箭包括箭體結構、動力裝置、穩定尾翼等。
大多數探空火箭為單級或兩級火箭，也有為3級、4級的。動力裝置通常用固體火箭發動機，可以簡化和縮短發射操作時間。探空火箭對火箭姿態和飛行彈道的要求不象飛彈和運載火箭那樣嚴格，一般不設控制系統，僅靠穩定尾翼或火箭繞縱軸旋轉來保證飛行穩定。需要精確定位和定向時才設定控制系統。發射裝置通常用導軌和塔式發射架，使火箭獲得足夠大的出架速度。無控制火箭的飛行彈道受風的影響較大，為了保證達到預定的高度和減小彈道散布，探空火箭發射時尚需根據發射場的高空風資料採用風補償技術來調整和確定發射角度。
主要作用
用探空火箭可以在高度方向探測大氣各層結構成分和參數,研究電離層、地磁嘗宇宙線、太陽紫外線和 X射線、隕塵等多種日-地物理現象。
探空火箭比探空氣球飛得高、比低軌道運行的人造地球衛星飛得低,是30～200公里高空的有效探測工具。
探空火箭所獲取的資料可用於天氣預報、地球和天文物理研究，為彈道飛彈、運載火箭、人造衛星、載人飛船等飛行器的研製提供必要的環境參數。
探空火箭還可用於某些特殊問題的試驗研究，如利用探空火箭提供的失重狀態研究生物機體的變化和適應性，利用探空火箭進行新技術和儀器設備的驗證性試驗等。
國內發展
中國在1958年以前曾發射過試驗性火箭，1958年正式研製探空火箭，先後研製成T-7液體探空火箭和改進型T-7A探空火箭（T-7探空火箭）。
1960年2月19日，上海機電設計院自行設計製造的T—7M試驗型液體燃料探空火箭，在上海南匯簡易發射場試射成功，開始了中國的“空間時代”。這是中國探空火箭技術取得的第一個具有工程實踐意義的成果。“T—7M”火箭是院計畫研製的“T—7”探空火箭的模型火箭。研製的目的在於掌握火箭設計、製造和試驗技術，創造技術保障條件和培養火箭技術隊伍，主要用以研究液體燃料火箭的各項技術和摸索火箭發射場的建設經驗等。這枚火箭的起飛總重量190公斤，總長度5345毫米，箭體直徑250毫米。火箭飛行高度8—10公里。
1965年起開始研製固體探空火箭“和平”2號和6號。
國外發展
1946年4月16日，組裝的V－2火箭首次發射成功。同年12月，V－2火箭載著一些真菌孢子發射升空，科學家們想發現空間飛行是否會對它們的生長和變異產生影響。火箭升到了187公里的高度，但沒有回收成功。此後，美國又用V－2火箭進行了一系列的高空科學實驗，並在 1947年第一次成功地使用降落傘安全回收火箭和儀器艙。與此同時，美國從1945年秋開始研製“女兵下士”火箭，它是在V－2火箭的基礎上加裝第二級助椎火箭，它是世界上最早的大型液體燃料多級火箭，也是世界上第一枚專門用於高空大氣探測的探空火箭。它於1949年2月24日首次發射成功，飛行高度達360公里。前蘇聯對於探空火箭的研究也是從組裝、仿製和改進德國V－2火箭起步的，於1947年10月1949年內研製了幾種探空火箭，其中的“地球物理”火箭將2.2噸負載（內有科學儀器80公斤）帶到了212公里的高空。
主要類別
探空火箭通常可按研究對象分類，如氣象火箭、生物火箭、地球物理火箭等。氣象火箭多用於100公里以下高度的大氣常規探測。生物火箭用於外層空間的生物學研究。地球物理火箭用於地球物理參數探測，使用高度大多在120公里以上。
北京二號火箭
1958年3月至10月，北航研製出的垂直發射的探空火箭北京二號發射成功。該火箭用於氣象和高空探測。它有兩種型式：一種採用固體推進劑；一種採用液體推進劑。二者都有固體加速器。固體型長2.9米，直徑0.23米，起飛重量145公斤。液體型長7.2米，起飛重量272公斤。9月22日，第一枚北京二號發射試驗成功，其第一級為活性級，第二級為模擬級。9月24日，北京二號全活性固體型火箭發射成功，飛行高度74公里。10月3日，北京二號液體型火箭發射也取得了成功，飛行高度45.5公里。
探空五號火箭
1958年12月，中科院第一設計院總體設計部和發動機設計部從北京遷至上海，成立上海機電設計院，1965年7月該院遷回北京，組建成七機部第八設計院(簡稱第八設計院)，後改名為北京機電研究設計所，簡稱北京機電所]以民主德國V-2火箭為藍本，完成探空五號設計（T-5）。次年底組裝完畢，但因一些技術難以攻克，未達到發射狀態。
探空七號火箭
1959年9月，上海機電設計院提出探空七號模型火箭（T-7M）的設計方案。它是兩級無控火箭，由液體主火箭和固體助推器串聯而成。主火箭長4.21米，直徑0.25米。火箭起飛重量190公斤，起飛推力2噸，加助推器後，主火箭的最大飛行高度10公里。1960年，第一枚T-7M主火箭發射成功。到1963年，共進行了16次發射試驗。其彈道最大高度為10公里～11公里。
1960年至1963年，上海機電設計院研製的探空七號氣象火箭（T-7）共進行了11次發射，獲得了中國第一批高空風資料。T-7是由液體主火箭和固體助推器組成的兩級無控火箭，依靠尾翼保證火箭穩定飛行。火箭長9.6米，起飛重量1.138噸，最大飛行高度60公里。
1962年1月，上海機電設計院對T-7進行了改進，定名為探空七號甲（T-7A）。1963年12月，成功地進行了首批2枚T-7A發射試驗，飛行高度達125公里。1964年1月至1965年1月，進行了6次發射試驗，全面考察了火箭性能和分系統的可靠性，試驗了用鋅絲彈-雷達測風技術和用氣象儀器測量大氣溫度、壓力的方法。1965年10月至11月，又進行了3次發射，為運載火箭試驗了氣象探測和定位技術。其試驗彈道頂點高69公里。
和平系列火箭
1965年，第八設計院開展研製和平二號氣象火箭。它是兩級全固體小型火箭，屬中國第二代探空火箭。火箭長6.65米，最大直徑0.255米，重331公斤。它能攜帶10公斤綜合型氣象儀器，飛行高度達72公里，對中層氣象參數進行綜合測量。
1970年至1971年底，第八設計院研製成功的和平六號小型固體氣象火箭，進行了首次飛行試驗，基本成功。火箭最大高度達75公里。到1979年，和平六號共發射了36枚。
七甲生物火箭
1963年至1964年，上海機電設計院根據中科院生物物理所的要求，在T-7A基礎上研製了探空七甲生物Ⅰ型試驗火箭T-7A（S1）。它是將T-7A氣象火箭更換為生物Ⅰ型箭頭而構成的，全長10.81米，重1.144噸，最大飛行高度76公里。1964年7月19日，第一枚T-7A（S1）發射成功；次年6月又發射成功2枚。3次試驗飛行高度均達60公里～70公里。所載白鼠等實驗動物全部活著返回地面，獲得了重力因素對實驗動物行為影響以及綜合飛行因素對實驗動物的生理、生化、形態學方面影響的資料。
1965年10月，第八設計院開始研製T-7A（S2）生物試驗火箭。該火箭的主要變化是更換為生物Ⅱ型箭頭。箭頭最大直徑為0.6米，重170公斤，火箭起飛重量1.325噸。1966年7月15日和28日，2枚T-7A（S2）發射成功，飛行高度為68.70公里，所載小狗“小豹”和“珊珊”大型動物均活著回收。試驗驗證了密封生物艙結構和生活保障系統設計的合理性和可靠性，獲得了高等動物在各種飛行條件下的試驗數據和資料。
科學試驗火箭
1965年2月，上海機電設計院開始研製電離層探測火箭T-7A（Y1）。它是將T-7A的箭頭更換為電離層探測箭頭，箭頭重110公斤。針對T-7A單純靠降落傘只能滿足彈道頂點高度小於80公里的回收要求，提出了利用減速板、減速傘和主降落傘進行三級減速的方案。1965年11月21日，T-7A（Y1）進行了飛行試驗，彈道頂點高度達90.5公里。箭頭和箭體均安全回收，電離層探測儀器工作正常，獲得了電離層電子濃度等數據。
1968年8月8日、20日，第八設計院研製的2枚探空七號甲研究V型火箭T-7A（Y5）先後發射成功，其實際最大飛行高度達311公里。它是一種由T-7A兩級火箭、固體發動機與箭頭組成的三級無控火箭。箭頭的頭錐部分裝有長征一號火箭末級固體發動機點火用的小發動機。箭頭圓柱段部分裝有起旋小發動機。遙測數據表明，固體發動機、點火發動機和起旋發動機工作均正常。
1969年6月至7月，第八設計院研製的探空七號研究Ⅵ型火箭T-7A（Y6）進行了兩次發射，均獲得成功。其內裝有2台紅外地平儀、ROBOT相機、航甲11-10相機及遙測系統、回收系統。遙測系統將紅外地平儀測量到的大氣中二氧化碳吸收帶產生的紅外輻射強度和起旋情況、攝影光度計測量到的地面景物光亮度、過載儀測量到的軸向過載係數等數據通過無線電發回地面，為中國返回式遙感衛星姿控系統和攝影系統的研製提供了依據。
大氣取樣火箭
60年代後期，第八設計院研製出取樣用的探空火箭。它由和平二號兩級固體火箭改制成和平三號、和平四號、和平五號。這3種火箭發射50餘枚，初步完成了某些場區的取樣任務。但其不能滿足等動力學取樣的要求。
70年代，北京機電所研製成功挺進一號甲（TJ-1A）和挺進二號（TJ-2）兩種等動力學取樣火箭。前者為兩級固體火箭，後者為單級固體火箭。它們與和平號火箭相比，其發動機有重大發展，推進劑採用聚硫橡膠類固體推進劑、星形孔式澆注方式，推力較大。取樣器設計馬赫數為2，在各自規定的取樣高度區間內的飛行能滿足或基本滿足等動力學取樣要求，收集的樣品代表性好，能較真實地反映大氣中的實際情況。從70年代到1985年，這兩種取樣火箭在特定場區共發射21枚，圓滿完成了預定的大氣取樣任務。
不明物體
2013年5月14日，“天空出現不明飛行物”的傳言在網路上引發熱議。成都、武漢、香港等地有網友稱，13日21時左右，空中有不明物體飛過，該飛行物呈V字形，邊緣略顯紅色，放射出超長亮光。中國科學院空間科學與套用研究中心網站的一則報導揭開了這一謎底：中科院國家空間科學中心表示，繼4月5日中國成功進行首次空間環境垂直探測及空間科學主動試驗後，5月13日21時左右又成功進行了一次更高高度的高空科學探測試驗。此次空間科學試驗在西昌衛星發射中心進行，運載火箭鯤鵬七號由中國航天科工集團研製。.5月14日電 據中國科學院空間科學與套用研究中心網站報導，2013年5月13日21時左右，中國科學家再次成功進行高空科學探測試驗。本次試驗利用高空探空火箭，通過朗繆爾探針、高能粒子探測器、磁強計和鋇粉釋放實驗裝置等多種科學探測有效載荷，對電離層、近地空間的高能粒子和磁場強度與結構進行了原位探測。5月16日美國《空軍雜誌》也來湊熱鬧，提供了5月15日五角大樓發言人ColonelMonica Matoush更具體的發言，事實上Matoush已經明確指出這次火箭發射的彈道接近地球靜止軌道。換句話說，鯤鵬七號探空火箭的遠地點或者說彈道頂點並不是略高於10000公里，而是35800公里左右。這個事實也澄清了上述用於反衛星用途時高度不足的困惑，再對比國內報導只提到達到10000公里以上，這種欲掩彌彰的色彩就更明顯了。
探空火箭是進行空間探測和科學試驗的有效探測工具。利用探空火箭可以在高度方向探測大氣各層結構成分和參數，研究電離層、地磁、宇宙線、太陽紫外線和 X射線、隕塵等多種日-地物理現象。
此次試驗在西昌衛星發射中心進行。經中科院國家空間科學中心初步分析表明，實驗已獲得了不同高度上空間環境垂直分布的第一手科學數據，達到了預期目的，為我國進一步開展自主空間環境監測、保障空間活動安全積累了寶貴的數據。
網友描述
湖北恩施的一位網友給出了細緻的描述：“台北時間2013年5月13日20:46:24，恩施市區上空突然出現的亮光，僅出現幾秒鐘就消失在黑暗中。該飛行物呈V字形，邊緣略顯紅色，放射出超長光亮，光亮照射處可清晰地看出該物體正在向天空中噴出氣體，形成雲霧狀分散開來。”儘管最初有人認為是“不明飛行物”，但很快有網友稱可能是太陽日冕爆發形成的光亮，也有人稱是西昌發射衛星所發射出來的光亮。不過，這些猜測很快被證明並不準確。
