用火箭携带探测仪器对高层大气进行的观测。
介绍
火箭探空技术是指利用火箭进行近地空间环境探测和近地空间资源利用的技术,在近地空间进行探测和科学实验的火箭称为探空火箭。探空火箭是40~300千米高度范围内进行空间原位探测的唯一手段,是高空气球、人造卫星等航天器所不能及的。利用探空火箭能够进行中高层大气、电离层、磁层的立体剖面探测,以及微重力科学实验、空间生物技术实验、星载有效载荷先期原理性飞行实验等验证。
探空火箭是在第二次世界大战后,伴随现代火箭技术的发展而起步的。20世纪40年代至50年代末期美国、欧洲各国和前苏联为了发展导弹武器,利用探空火箭研究高层大气参数和近地轨道化学成分和辐射强度等环境参数。1957年伴随着苏联发射了第一颗人造卫星,人类开始进入航天时代,探空火箭的发展成为各个国家发展航天技术的重要阶段。在20世纪60年代至70年代,全球每年有几百发的探空火箭试验,这些试验也培养了大批的空间科学领域的科学家和工程技术人员。70年代后,欧美各国侧重于发展国际空间站和大推力运载工具,探空火箭项目大幅度缩减。探空火箭与搭载大型运载火箭、航天飞机等航天器相比,具有费用低、周期短、可靠性高、机动灵活等特点,美国、英国、法国、德国、日本、印度、巴西等各国每年都保持着一定的试验频次。
火箭探测的优势
探空火箭与气球、人造卫星和空间站相比,在进行空间环境监测方面拥有独特的优势:
(1)在30~400千米的高度范围内进行原位探测的唯一手段;
(2)可直接测量局部区域中高层大气、电离层的立体剖面探测的垂直分布,美国NASA的探空火箭甚至可达到1500千米高度,实现磁层探测;
(3)可机动、快速发射,便于观测突发性和短暂的大气现象,如日蚀、太阳爆发、极光现象等;
(4)研制周期短、成本低、风险较低。
因此,当前美国、欧洲、日本、巴西等国家仍然在广泛地利用探空火箭进行空间环境的探测和试验。
3探空火箭的主要类型
探空火箭发展迅速,型号较多,但对它总的要求是:重量轻,体积小,有效载荷大,振动和冲击力小,弹道直,发射设备简单灵活,可靠性好,价廉,适用于常规施放。各国常用的主要类型有:
(1)阿卡斯(Arcas)气象火箭
美国阿卡斯火箭的全名为“全能大气探测火箭”,是端面燃烧小型固体单级气象火箭。1958年1月开始研制,1959年8月开始使用。1961年全系统可靠性为70%,1969年达到97%,每支火箭价格为2500美元。
(2)洛基(Loki)气象火箭
美国的洛基火箭也称为“魔神”火箭,它是地对空导弹的改型,是目前美国业务气象探测中使用量最大的一种。美国1970年上半年公布的900余次探测中,洛基的使用占70%左右,而使用阿卡斯的只占20%左右。
(3)MT-135气象火箭
日本的MT-135气象火箭于1964年研制,1967年定型,1967年3-4月曾与美国阿卡斯气象火箭进行过10次对比观测,其结果是:“这两种系统提供的资料都是好的,就目前工艺水平来说,可以认为是一致的”。
(4)MP-100与MMP-06气象火箭
苏联在业务火箭探测中使用得最多的是MP-100二级固体气象火箭。这是国际上同类火箭中最笨重的。地面发射装置由炮架和螺旋导轨组成。而MMP-06型火箭相对体积较小。
(5)大鸥(Skua)火箭
大鸥火箭是英国于1964年仿照美国阿卡斯系统制成的。使用钢管发射筒,上升高度为70公里。火箭上使用直径为5米的金属化降落伞,感温元件由蛛网状铝钨丝组成。
(6)炮射探测系统(Gun-Probe)
美国炮射系统的研制工作开始于1959年。1969年前曾在白沙、格利里堡、沃洛普岛等6个气象火箭发射场用炮射系统进行业务火箭探测。