高空探空火箭 （用于研究电离层等日-地物理

高空探空火箭 用于研究电离层等日-地物理现象的火箭

探空火箭（英语：Sounding rocket）是一种比较特殊的运载工具，它只携带科学仪器进行亚轨道飞行。探空火箭一般为无控制火箭。具有结构简单、成本低廉、发射方便等优点。它更适用于临时观察短时间出现的特殊自然现象（如极光、日食、太阳爆发等）和持续观察某些随时间、地点变化的自然现象(如天气)。

外文名

Sounding rocket

基本简介

探空火箭，是在近地空间进行探测和科学试验的火箭，利用探空火箭可以在高度方向探测大气各层结构、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。探空火箭比探空气球飞得高、比低轨道运行的人造地球卫星飞得低，是30～200公里高空的有效探测工具，探空火箭所获取的资料可用于天气预报、地球和天文物理研究，为弹道导弹、运载火箭、人造卫星、载人飞船等飞行器的研制提供必要的环境参数。

技术特点

发射无控制火箭有一些特殊技术要求，主要是保证飞行稳定，达到预定的探测高度和减少弹道顶点和落点的散布。世界第一枚专门用于高空大气探测的火箭是美国于1945年秋研制成功的“女兵下士”火箭。它能将11公斤的有效载荷送到70公里的高空。此后，美国和苏联利用缴获的V-2火箭发射了一批探空火箭。

50年代的国际地球物理年活动大大推动了探空火箭的发展，许多国家开始了探空火箭的研制。到80年代，世界上已有20多个国家发展或使用了探空火箭。探空火箭的年发射量高达数千枚。

结构组成

高空探空火箭

探空火箭系统由有效载荷、火箭、发射装置和地面台站组成。有效载荷大多装在箭头的仪器舱内。仪器舱的直径有时可大于箭体直径。有效载荷采集到的信息通过遥测装置发送到地面台站接收处理，或者在火箭下降过程中将有效载荷从火箭内弹射出来，利用降落伞等气动减速装置安全降落到地面回收。有效载荷的重量和尺寸取决于探测要求，一般为几公斤到几百公斤，最大可达几吨。火箭包括箭体结构、动力装置、稳定尾翼等。

大多数探空火箭为单级或两级火箭，也有为3级、4级的。动力装置通常用固体火箭发动机，可以简化和缩短发射操作时间。探空火箭对火箭姿态和飞行弹道的要求不象导弹和运载火箭那样严格，一般不设控制系统，仅靠稳定尾翼或火箭绕纵轴旋转来保证飞行稳定。需要精确定位和定向时才设置控制系统。发射装置通常用导轨和塔式发射架，使火箭获得足够大的出架速度。无控制火箭的飞行弹道受风的影响较大，为了保证达到预定的高度和减小弹道散布，探空火箭发射时尚需根据发射场的高空风资料采用风补偿技术来调整和确定发射角度。

主要作用

用探空火箭可以在高度方向探测大气各层结构成分和参数，研究电离层、地磁尝宇宙线、太阳紫外线和 X射线、陨尘等多种日-地物理现象。

探空火箭比探空气球飞得高、比低轨道运行的人造地球卫星飞得低，是30～200公里高空的有效探测工具。

探空火箭所获取的资料可用于天气预报、地球和天文物理研究，为弹道导弹、运载火箭、人造卫星、载人飞船等飞行器的研制提供必要的环境参数。

探空火箭还可用于某些特殊问题的试验研究，如利用探空火箭提供的失重状态研究生物机体的变化和适应性，利用探空火箭进行新技术和仪器设备的验证性试验等。

国内发展

中国在1958年以前曾发射过试验性火箭，1958年正式研制探空火箭，先后研制成T-7液体探空火箭和改进型T-7A探空火箭（T-7探空火箭）。

高空探空火箭

1960年2月19日，上海机电设计院自行设计制造的T—7M试验型液体燃料探空火箭，在上海南汇简易发射场试射成功，开始了中国的“空间时代”。这是中国探空火箭技术取得的第一个具有工程实践意义的成果。“T—7M”火箭是院计划研制的“T—7”探空火箭的模型火箭。研制的目的在于掌握火箭设计、制造和试验技术，创造技术保障条件和培养火箭技术队伍，主要用以研究液体燃料火箭的各项技术和摸索火箭发射场的建设经验等。这枚火箭的起飞总重量190公斤，总长度5345毫米，箭体直径250毫米。火箭飞行高度8—10公里。

1965年起开始研制固体探空火箭“和平”2号和6号。

国外发展

1946年4月16日，组装的V－2火箭首次发射成功。同年12月，V－2火箭载着一些真菌孢子发射升空，科学家们想发现空间飞行是否会对它们的生长和变异产生影响。火箭升到了187公里的高度，但没有回收成功。此后，美国又用V－2火箭进行了一系列的高空科学实验，并在 1947年第一次成功地使用降落伞安全回收火箭和仪器舱。与此同时，美国从1945年秋开始研制“女兵下士”火箭，它是在V－2火箭的基础上加装第二级助椎火箭，它是世界上最早的大型液体燃料多级火箭，也是世界上第一枚专门用于高空大气探测的探空火箭。它于1949年2月24日首次发射成功，飞行高度达360公里。前苏联对于探空火箭的研究也是从组装、仿制和改进德国V－2火箭起步的，于1947年10月1949年内研制了几种探空火箭，其中的“地球物理”火箭将2.2吨负载（内有科学仪器80公斤）带到了212公里的高空。

主要类别

探空火箭通常可按研究对象分类，如气象火箭、生物火箭、地球物理火箭等。气象火箭多用于100公里以下高度的大气常规探测。生物火箭用于外层空间的生物学研究。地球物理火箭用于地球物理参数探测，使用高度大多在120公里以上。

北京二号火箭

高空探空火箭

1958年3月至10月，北航研制出的垂直发射的探空火箭北京二号发射成功。该火箭用于气象和高空探测。它有两种型式：一种采用固体推进剂；一种采用液体推进剂。二者都有固体加速器。固体型长2.9米，直径0.23米，起飞重量145公斤。液体型长7.2米，起飞重量272公斤。9月22日，第一枚北京二号发射试验成功，其第一级为活性级，第二级为模拟级。9月24日，北京二号全活性固体型火箭发射成功，飞行高度74公里。10月3日，北京二号液体型火箭发射也取得了成功，飞行高度45.5公里。探空五号火箭

1958年12月，中科院第一设计院总体设计部和发动机设计部从北京迁至上海，成立上海机电设计院，1965年7月该院迁回北京，组建成七机部第八设计院(简称第八设计院)，后改名为北京机电研究设计所，简称北京机电所]以民主德国V-2火箭为蓝本，完成探空五号设计（T-5）。次年底组装完毕，但因一些技术难以攻克，未达到发射状态。

探空七号火箭

1959年9月，上海机电设计院提出探空七号模型火箭（T-7M）的设计方案。它是两级无控火箭，由液体主火箭和固体助推器串联而成。主火箭长4.21米，直径0.25米。火箭起飞重量190公斤，起飞推力2吨，加助推器后，主火箭的最大飞行高度10公里。1960年，第一枚T-7M主火箭发射成功。到1963年，共进行了16次发射试验。其弹道最大高度为10公里～11公里。

1960年至1963年，上海机电设计院研制的探空七号气象火箭（T-7）共进行了11次发射，获得了中国第一批高空风资料。T-7是由液体主火箭和固体助推器组成的两级无控火箭，依靠尾翼保证火箭稳定飞行。火箭长9.6米，起飞重量1.138吨，最大飞行高度60公里。

1962年1月，上海机电设计院对T-7进行了改进，定名为探空七号甲（T-7A）。1963年12月，成功地进行了首批2枚T-7A发射试验，飞行高度达125公里。1964年1月至1965年1月，进行了6次发射试验，全面考察了火箭性能和分系统的可靠性，试验了用锌丝弹-雷达测风技术和用气象仪器测量大气温度、压力的方法。1965年10月至11月，又进行了3次发射，为运载火箭试验了气象探测和定位技术。其试验弹道顶点高69公里。

和平系列火箭

1965年，第八设计院开展研制和平二号气象火箭。它是两级全固体小型火箭，属中国第二代探空火箭。火箭长6.65米，最大直径0.255米，重331公斤。它能携带10公斤综合型气象仪器，飞行高度达72公里，对中层气象参数进行综合测量。

1970年至1971年底，第八设计院研制成功的和平六号小型固体气象火箭，进行了首次飞行试验，基本成功。火箭最大高度达75公里。到1979年，和平六号共发射了36枚。

七甲生物火箭

高空探空火箭

1963年至1964年，上海机电设计院根据中科院生物物理所的要求，在T-7A基础上研制了探空七甲生物Ⅰ型试验火箭T-7A（S1）。它是将T-7A气象火箭更换为生物Ⅰ型箭头而构成的，全长10.81米，重1.144吨，最大飞行高度76公里。1964年7月19日，第一枚T-7A（S1）发射成功；次年6月又发射成功2枚。3次试验飞行高度均达60公里～70公里。所载白鼠等实验动物全部活着返回地面，获得了重力因素对实验动物行为影响以及综合飞行因素对实验动物的生理、生化、形态学方面影响的资料。

1965年10月，第八设计院开始研制T-7A（S2）生物试验火箭。该火箭的主要变化是更换为生物Ⅱ型箭头。箭头最大直径为0.6米，重170公斤，火箭起飞重量1.325吨。1966年7月15日和28日，2枚T-7A（S2）发射成功，飞行高度为68.70公里，所载小狗“小豹”和“珊珊”大型动物均活着回收。试验验证了密封生物舱结构和生活保障系统设计的合理性和可靠性，获得了高等动物在各种飞行条件下的试验数据和资料。

科学试验火箭

1965年2月，上海机电设计院开始研制电离层探测火箭T-7A（Y1）。它是将T-7A的箭头更换为电离层探测箭头，箭头重110公斤。针对T-7A单纯靠降落伞只能满足弹道顶点高度小于80公里的回收要求，提出了利用减速板、减速伞和主降落伞进行三级减速的方案。1965年11月21日，T-7A（Y1）进行了飞行试验，弹道顶点高度达90.5公里。箭头和箭体均安全回收，电离层探测仪器工作正常，获得了电离层电子浓度等数据。

1968年8月8日、20日，第八设计院研制的2枚探空七号甲研究V型火箭T-7A（Y5）先后发射成功，其实际最大飞行高度达311公里。它是一种由T-7A两级火箭、固体发动机与箭头组成的三级无控火箭。箭头的头锥部分装有长征一号火箭末级固体发动机点火用的小发动机。箭头圆柱段部分装有起旋小发动机。遥测数据表明，固体发动机、点火发动机和起旋发动机工作均正常。

1969年6月至7月，第八设计院研制的探空七号研究Ⅵ型火箭T-7A（Y6）进行了两次发射，均获得成功。其内装有2台红外地平仪、ROBOT相机、航甲11-10相机及遥测系统、回收系统。遥测系统将红外地平仪测量到的大气中二氧化碳吸收带产生的红外辐射强度和起旋情况、摄影光度计测量到的地面景物光亮度、过载仪测量到的轴向过载系数等数据通过无线电发回地面，为中国返回式遥感卫星姿控系统和摄影系统的研制提供了依据。

大气取样火箭

60年代后期，第八设计院研制出取样用的探空火箭。它由和平二号两级固体火箭改制成和平三号、和平四号、和平五号。这3种火箭发射50余枚，初步完成了某些场区的取样任务。但其不能满足等动力学取样的要求。

70年代，北京机电所研制成功挺进一号甲（TJ-1A）和挺进二号（TJ-2）两种等动力学取样火箭。前者为两级固体火箭，后者为单级固体火箭。它们与和平号火箭相比，其发动机有重大发展，推进剂采用聚硫橡胶类固体推进剂、星形孔式浇注方式，推力较大。取样器设计马赫数为2，在各自规定的取样高度区间内的飞行能满足或基本满足等动力学取样要求，收集的样品代表性好，能较真实地反映大气中的实际情况。从70年代到1985年，这两种取样火箭在特定场区共发射21枚，圆满完成了预定的大气取样任务。

不明物体

不明飞行物

2013年5月14日，“天空出现不明飞行物”的传言在网络上引发热议。成都、武汉、香港等地有网友称，13日21时左右，空中有不明物体飞过，该飞行物呈V字形，边缘 略显红色，放射出超长亮光。中国科学院空间科学与应用研究中心网站的一则报道揭开了这一谜底：中科院国家空间科学中心表示，继4月5日中国成功进行首次空间环境垂直探测及空间科学主动试验后，5月13日21时左右又成功进行了一次更高高度的高空科学探测试验。此次空间科学试验在西昌卫星发射中心进行，运载火箭鲲鹏七号由中国航天科工集团研制。   .5月14日电 据中国科学院空间科学与应用研究中心网站报道，2013年5月13日21时左右，中国科学家再次成功进行高空科学探测试验。本次试验利用高空探空火箭，通过朗缪尔探针、高能粒子探测器、磁强计和钡粉释放实验装置等多种科学探测有效载荷，对电离层、近地空间的高能粒子和磁场强度与结构进行了原位探测。5月16日美国《空军杂志》也来凑热闹，提供了5月15日五角大楼发言人ColonelMonica Matoush更具体的发言，事实上Matoush已经明确指出这次火箭发射的弹道接近地球静止轨道。换句话说，鲲鹏七号探空火箭的远地点或者说弹道顶点并不是略高于10000公里，而是35800公里左右。这个事实也澄清了上述用于反卫星用途时高度不足的困惑，再对比国内报道只提到达到10000公里以上，这种欲掩弥彰的色彩就更明显了。

探空火箭是进行空间探测和科学试验的有效探测工具。利用探空火箭可以在高度方向探测大气各层结构成分和参数，研究电离层、地磁、宇宙线、太阳紫外线和 X射线、陨尘等多种日-地物理现象。

此次试验在西昌卫星发射中心进行。经中科院国家空间科学中心初步分析表明，实验已获得了不同高度上空间环境垂直分布的第一手科学数据，达到了预期目的，为我国进一步开展自主空间环境监测、保障空间活动安全积累了宝贵的数据。

网友描述

湖北恩施的一位网友给出了细致的描述：“北京时间2013年5月13日20:46:24，恩施市区上空突然出现的亮光，仅出现几秒钟就消失在黑暗中。该飞行物呈V字形，边缘略显红色，放射出超长光亮，光亮照射处可清晰地看出该物体正在向天空中喷出气体，形成云雾状分散开来。”尽管最初有人认为是“不明飞行物”，但很快有网友称可能是太阳日冕爆发形成的光亮，也有人称是西昌发射卫星所发射出来的光亮。不过，这些猜测很快被证明并不准确。