全球首次:臨近空間空基平臺火箭成功發射,這究竟是什麼技術?

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據中新網報道,2022年4月24日9時許,由中國科學院大氣物理研究所與北京星箭天航空間技術有限公司合作的全球首次基於高空氣球的全系統探空火箭發射試驗在青海冷湖火星營地成功舉行,標志著全球首次臨近空間空基平臺火箭成功發射。

臨近空間空基平臺,到底是什麼技術?

據北京星箭天航空間技術有限公司總經理張亦馳介紹,這次發射使用的是高空零壓氦氣球將火箭帶升至25千米~40千米高空,然後通過遙控實現空中點火發射。這是全球首次基於高空氣球的全系統探空火箭發射試驗。

為何要在氣球上發射?

顯然這是為瞭降低成本而開發的,比如此次發射的探空火箭,一般其發射高度大約在100千米以內,如果從地面上發射,總射高就是100千米,就是一枚“正常高度”發射的探空火箭。

探空火箭工作過程示意圖

這種類型的探空火箭可能是二級火箭,也可能是三級或者四級火箭,載荷從幾千克到數百千克不等,一般用的發動機大都是固體火箭發動機,不可控,大部分方式時在彈道頂端將載荷分離,然後再隨著降落傘慢慢飄落過程中采集數據。

也有的則是攜帶某種反射粉末或者電離層數據采集儀,對電離層結構進行研究,在很多國傢和地區,探空火箭也是火箭或者導彈事業的開端,因此在探空火箭領域的進步,很多技術是可以移植到火箭上來的。

比如韓國的羅老號火箭,它的二級火箭就是韓國的探空火箭,很多國傢在火箭事業起步時都幹過這樣的事情,當然在火箭已經成熟的國傢,探空火箭不僅沒有消失,反而隨著技術的普及會越來越普遍,比如美國,探空火箭領域早已向私企和大學開放,這個行業的發展也會向航天領域輸送人才。

從20~40千米的臨近空間平臺上發射,直接就可以取消一級火箭,隻需要單級火箭即可完成探空火箭的任務,第一避開瞭稠密大氣層,第二,從理論上來看氣球還可以重復利用,顯然這個成本是很低的,這項技術成熟在成熟後,不僅可以在探空火箭領域取開花結果,同樣也可以在高超音速、空間科學等方面展開低成本高起點的研究,未來的進一步優化改進,甚至可以有效降低衛星運載的成本。

臨近空間發射平臺:為何要選在青海冷湖

估計很多朋友都發現瞭,近期青海冷湖出鏡率很高,比如2019年時的民營火箭發射回收基地,還有2021年12月23日,上觀新聞發佈的:東半球首個世界級天文臺址,在青海冷湖找到瞭!郭守敬望遠鏡也將搬遷到此!

介紹瞭冷湖正在建設世界級天文臺,清華大學建設的寬視場巡天望遠鏡(must)就將在此拔地而起,位於河北興隆的國傢重大科技基礎設施——郭守敬望遠鏡(lamost)也將搬遷到冷湖。

基於良好的大氣視寧度,lamost的光纖數目可以從現有的4000根擴大為12000根,將使lamost光譜巡天所獲得的天體光譜的總數從現在的千萬量級提高到上億量級。

更早一些時候則是2020年7月24日新華網發的:“冷湖:地球與火星在這裡相望”,冷湖有與火星最相似的地形,我國的科普科幻基地冷湖火星營地也在此處,這裡不僅是科幻迷們的體驗場所,也是未來火星基地的生存的探索場所。

當然火箭發射不需要天文級別的需求,但冷湖廣袤的戈壁無人區適合做發射實驗,而且冷湖已經成為瞭一個集中科研探索、科普基地以及天文觀測的綜合實驗場所,這對於一個地區的未來發展有著很大意義,因為冷湖不隻是廣袤的隔壁無人區,它還具有獨特的優勢。

冷湖有著得天獨厚的優勢

全球知名的光學天文臺以及大型光學望遠鏡中,中國幾乎沒沒有!

莫納克亞天文臺坐落在美國夏威夷群島大島上的莫納克亞山頂;威爾遜山天文臺位於美國加利福尼亞州威爾遜山;拉西拉天文臺,位於智利阿塔卡瑪沙漠南部的拉西拉山上,它是歐洲南方天文臺(ESO)三個觀測地的其中一個;帕瑞納天文臺是ESO在智利安托法加斯塔以南約130千米的帕瑞納山的觀測地,著名的甚大望遠鏡(VLT)就在這裡;拉諾德查南托天文臺,是ESO位於智利北部查南托高原阿塔卡瑪沙漠的觀測點,是南半球甚至全世界觀測條件最佳的天文臺之一;

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這些天文臺除瞭大型光學望遠鏡以外,更具優勢的則是其天然條件,而冷湖賽什騰山則將成為東半球的世界級的天文觀測臺址,據中國科學院國傢天文臺鄧李才介紹稱:

1、光學/紅外觀測臺址是極其寶貴的戰略性稀缺資源,目前國際公認的最佳臺址隻有智利北部山區、美國夏威夷莫那卡亞峰及南極內陸冰穹地區。2、冷湖賽什騰山C區(4200米標高點)的視寧度中值為0.75角秒。這個參數與國際最佳臺址同期數據大致相同,全面優於其他臺址。3、紅外觀測條件上,另一個重要的臺址指標是可沉降水汽(PWV),冷湖賽什騰臺址是所有國際一流臺址中最為優越的。按可觀測時間和視寧度進行綜合量化分析,賽什騰山的品質優於青藏高原其它選址點,與夏威夷莫那卡亞峰和智利各天文臺相比,基本持平。

據中科院院士、中科院國傢天文臺臺長常進介紹稱:

“與其他世界級天文基地相比,冷湖臺址所具備的優勢是綜合的,一是其地理位置和便利的交通運輸等保障條件;二是這個臺址填補瞭東半球沒有國際優質天文臺的空白。”

冷湖這個國際一流臺址的發現打破瞭長期制約我國光學天文觀測發展的瓶頸,不僅為我國光學天文發展創造瞭重大機遇。

目前在冷湖已經有紫金山天文臺20臺望遠鏡組成的巡天望遠鏡陣、國傢天文臺1米口徑太陽觀測望遠鏡、中國科學技術大學2.5米口徑望遠鏡、中國科學院地質與地球物理研究所兩臺望遠鏡臺址。

後續還有多所大學和科研機構的4米至6米口徑的中型望遠鏡落戶賽什騰山,預計將來還要建造12米至30米甚至50米的大型光學望遠鏡。

偏僻荒涼的賽什騰山成為火熱的建設工地(央廣網發 王小龍 攝)

冷湖將成為未來我國科普、航天以及天文觀測領域炙手可熱的“熱湖”。

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  • 本文由 发表于 2022年4月25日
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