我国用探空火箭首次获得电离层顶数据

本刊记者 东方星



我国用探空火箭首次获得电离层顶数据

本刊记者 东方星

2016年4月27日02∶00，中国科学院国家空间科学中心（以下简称空间中心）在位于海南省儋州市的中国科学院海南探空部成功发射了天鹰-3F空间环境垂直探测试验火箭。该火箭搭载的鲲鹏-1B探空仪开展了多项科学探测及技术试验任务，首次成功获得了电离层顶的原位探测数据，标志着我国已经具备了用探空火箭飞到更高高度的空间环境探测运载能力。

该任务由空间中心作为抓总单位，并具体负责鲲鹏-1B探空仪，即箭头科学仪器、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。中国航天科技集团公司航天动力技术研究院负责研制天鹰-3F探空火箭。此次发射是我国在“子午工程”支持下恢复火箭探空活动后，再次开展的空间环境垂直探测，也是天鹰-3系列探空火箭第12次成功发射。试验中首次使用了具有姿态控制能力的箭头平台、柔性碳纤维伸杆，可以更精确地获得空间磁场、电场矢量数据，对于深入研究低纬度地区电离层中高层大气的空间环境，提高未来探空火箭的技术能力具有重要的科学意义。

1　天鹰-3F探空火箭

探空火箭是进行空间探测和科学试验的有效探测工具，具有成本低、研制周期短、发射时间受限小等优点。在气象探测方面，它可以将卫星导航探空仪、雷达模式探空仪和“落球”探空仪等送入临近空间，完成对大气温度、密度、风速等大气要素的原位探测。在天文物理探测方面，可配合地基遥感探测和卫星探测数据，对空间中的电离层、地球磁场、宇宙线、高层大气、太阳紫外线和X射线等进行探测研究或环保监测。同时，还可以用于空间新技术验证，微重力条件下的物理、生物等科学试验。

天鹰-3F为两级固体燃料火箭，试验所需的测试、发射和控制设备以及新型发射架也均由航天动力技术研究院研制和操作。

“天鹰”系列火箭是航天动力技术研究院研制生产的民用探空火箭产品，现已成功开发了7个系列20余个型号，可搭载有效载荷质量0.5～260kg，载荷直径50～750mm，探测高度1～500km。现有型号已形成了覆盖可搭载有效载荷质量3～260kg、载荷直径200～450mm、最大探测高度350km的系列产品，在探空火箭研制技术水平、探测高度、应用领域和数量居国内先进水平。目前，航天动力技术研究院正在开展500～700km高度探空火箭的研制试验。

该系列火箭可广泛用于高空科学探测、高空气象探测、空间微重力和空间物理实验、航空器气象保障、船舶港口与海上气象保障等领域。目前，“天鹰”已成功完成了我国“子午工程”科学探测、空间环境垂直探测、气象服务保障等多项任务。

准备发射的天鹰-3F空间环境垂直探测试验探空火箭

2　鲲鹏-1B探空仪

利用探空火箭携带的探空仪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。

鲲鹏-1B探空仪包括朗缪尔探针、双臂探针式电场仪等科学探测有效载荷。其中，朗缪尔探针和双臂探针式电场仪用于对空间电离层70～300km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。朗缪尔探针中电子探针由空间中心自主研制，离子探针由空间中心与奥地利合作研制。同时，在试验中还用中国科学院海南探空部的地基遥感观测设备进行标定和联合观测，研究了电离层垂直高度的精细结构。在此次试验中，鲲鹏-1B箭头配置的姿态控制系统、柔性碳纤维伸杆均为我国在探空火箭上首次使用，对提高未来火箭探空的技术能力具有重要意义。

这次试验在海南探空部火箭发射场沿正西偏南方向、87.3°仰角发射。火箭飞行顶点高度达到316km，从起飞到溅落共飞行约10min。其主要任务是探测研究低纬度地区电离层中高层大气的空间环境，这对于提高未来火箭探空、超高速飞行器和太空旅游等领域的技术能力具有重要意义。

中国科学院海南探空部于1986年建立，除具备探空火箭发射能力外，还拥有近10种空间环境地基综合观测设备，其近赤道的地理位置在国际上具有突出的观测优势。

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