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幸运28:“鲲鹏”探空

“鲲鹏”探空

图片提供:中科院国家空间科学中心

  4月27日凌晨,海南儋州,中国科学院海南探空部。夜已深,闷热的暑气渐渐退去,但海南探空部发射场却进入了白热化的最后倒计时阶段。

  2时0分0秒,伴随着轰隆巨响,“鲲鹏-1B”“863”计划空间环境垂直探测试验探空火箭腾空而起。

  上升,到达顶点,俯冲,下幸运28降……伴随着一条完美的抛物线,火箭又潜入漆黑的海水中,俨然古代神话传说中的那只鲲鹏,扶摇九万,而后击水三千,完满完成了自己的使命。

  9米长的探空火箭沿正西方向、87.3度仰角发射,飞行顶点高度达到316公里,从起飞到溅落的全过程只持续了大约10分钟。就在这短暂的10分钟内,中国科学界却收获了许多宝贵的财富。

  为了满足国家对空间环境的科学研究和开发利用的需求,在国家“863”计划的支持下,中科院国家空间科学中心承担了我国空间环境垂直探测的任务,“鲲鹏-1B”也因此而生。

  “探空火箭是进行空间探测和科学试验的有效探测工具,而且相对其他空间探测手段,探空火箭成本低、研制周期短、发射时间受限小。”试验总指挥、中科院空间中心主任吴季告诉《中国科学报》记者,利用探空火箭,科学家可以在高度方向上垂直探测大气各层结构成分和参数,研究电离层、地磁场、宇宙线、太阳紫外线和X射线、陨尘等多种日—地物理现象。

  此次任务由中科院空间中心作为试验的抓总单位,并具体负责箭头科学仪器、球形探空仪与服务平台的研制以及发射场、遥测、地面及科学应用系统任务。而承担此次实验任务的运载器——天鹰3F型两级固体燃料火箭发动机则由中国航天科技集团公司所属航天动力技术研究所研制。

  “鲲鹏-1B”探空火箭的探空仪搭载了朗缪尔探针、双臂探针式电场仪和探测落球三种科学探测有效载荷。前两者就像“鲲鹏”一对敏锐的“触角”,能够对空间电离层70公里~300公里高度范围内的E层和F层电子密度、离子密度,空间电场和磁场进行原位探测,获得原位探测数据。

  而探测落球则更像是“鲲鹏”下的一枚高科技“蛋”。它被探空火箭带到100公里高度的电离层后释放。在释放的瞬间,探测落球会自动充气,而后在其自由飘落的过程中,它便可以将精确的定位参数发送至地面,并根据其飘落的轨迹,精确反演大气密度和风力风向。

  除了高大上的科学载荷,“鲲鹏-1B”探空火箭本身的设计也取得了一系列突破。比幸运28如箭头配置的姿态控制系统,能够在大气层外对箭头进行姿态和转速的控制,以满足空间原位探测各传感器所需的姿态要求,提高探测精度;而柔性碳纤维伸杆不但能够进行折叠和伸展,重量仅相当于传统材料的10%左右。

  “这些新技术都是首次在我国探空火箭上使用,这对未来我国火箭探空技术能力的提升具有重要意义。”吴季说。

  吴季透露,“十三五”期间,中科院还将发射更多的探空火箭。“探空火箭具有廉价、快速、研制周期短等特点,因此可以用来承担许多新的实验项目。未来我们还可能发展返回式探头,探头回收,就可以开展生命科学实验和微重力科学实验了。”

  除了执行发射任务的发射场,分布在峨曼、海尾布观测站的火箭遥测系统的科研人员也在连夜值守,他们要负责对火箭进行遥测跟踪和数据接收。

  在观看了火箭发射过程后,中科院空间中心医务室的一名随队医生向《中国科学报》记者感慨道:“为了这枚火箭,这些科学家付出得太多了。不管是在近40摄氏度的高温里,还是在雷雨交加的恶劣天气里,他们都一直坚持工作,我看了都好心疼。”

  任务圆满完成时,队员们互相拥抱庆祝。七尺男儿眼眶红肿,其中有连续熬夜的疲惫,也有因宽慰而流下的热泪。

  (原载于《中国科学报》 2016-04-28 第1版 要闻)