kktt老大指出关于“一万公里探空火箭”的报道是不科学且 ...

中国再次高空科学探测试验：高度更高数据更多


2013年05月14日20:57  中国新闻网
　　中新网北京5月14日电 (记者 孙自法)记者14日从中国科学院国家空间科学中心获悉，继2013年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日又成功进行了一次更高高度的高空科学探测试验。
　　本次试验总指挥、中科院国家空间科学中心副主任龚建村研究员介绍说，这次主动式的试验与今年4月5日在海南儋州进行的空间探测试验相比，探测高度有了较大提高，由数百公里提升到1万公里以上；搭载了更多的科学探测仪器，获取的数据涉及空间范围更广、数据量更多。初步分析表明，此次试验已获取了不同高度上空间环境参数垂直分布的第一手科学数据，对空间科学研究具有十分重要的价值。
　　此次试验，探空火箭穿越地球高层大气和电离层，最后进入磁层。探空火箭携带的科学探测仪器，对中低纬度空间辐射带高能粒子、电离层等离子体和磁场分布进行了原位探测。同时，探空火箭在1万公里高度附近释放了金属钡粉，在空间形成钡云，地面光学望远镜对钡云演化过程进行了跟踪观测，为研究这一区域的磁层动力学特征提供了实测数据。
　　据悉，此次空间科学试验在西昌卫星发射中心进行，高能粒子探测器、朗缪尔探针、磁强计、金属钡粉释放装置等科学探测仪器由中科院国家空间科学中心自行设计研制，运载火箭“鲲鹏七号”由中国航天科工集团研制。(完)

简要分析一下：

首先，这个新闻肯定不是全部的事实真相。“鲲鹏七号”不是运载火箭的名称，而是中科院国家空间科学中心的探空仪（载荷）名称。实际上，在4月5日的试验中，探空火箭是天鹰3E，载荷是鲲鹏一号Ａ探空仪。2011年5月7日的一次试验，探空火箭是天鹰3Ｃ，载荷是鲲鹏一号探空仪。显然，这次试验使用的运载火箭名称不便透露。不过既然说了是航天科工研制的，可以肯定是固体运载型号，这也与此前的目击报告相吻合。航天科工有“开拓者”系列和“动能”系列固体运载火箭的研制经验。其中KT-1未得到国家正式立项，三次飞行试验后中止研制。而据外媒报道，动能系列与反卫反导有关。2007年1月的反卫试验使用的就是“动能一号”导弹（美国人最初称之为SC-19）。这次会不会用的就是传说中的“动能二号”呢？

根据上面的新闻，载荷打到了1万公里以上高度。简单计算就可以知道，1万公里高度对应的势能，相当于地面起飞速度8.7 km/s。即使减去地球旋转速度（～0.4 km/s），也超过了第一宇宙速度（7.9 km/s），比所有的洲际导弹关机速度都要大。虽然关机速度与载荷质量有关，但这次使用的火箭显然是个大家伙，至少是三级火箭，甚至可能是四级火箭（KT-1就是四级火箭）。而且火箭打的是高弹道。有国外网友根据上面那张香港拍摄的照片中月亮和火箭的仰角以及拍摄时间推算，拍摄者看到的火箭级间分离高度约为500 km。固体火箭一级发动机关机高度一般在大气层以内，因此这可能是二三级的级间分离高度。由三级（或者加上可能的四级）发动机将载荷继续加速到需要的关机速度。事实上，这样的固体运载火箭的运载能力以及加速特性，跟GBI也差不多了，这更让人怀疑其实就是“动能二号”。笔者进一步怀疑，这就是“动能二号”的首飞，为了减小试验风险和规避政治风险，只携带了（或只公开报道了）科学载荷。况且网络上一直有传言，西昌基地在运载火箭发射任务逐渐转移到海南文昌的同时，将更多的承担反导反卫导弹试验任务。这也许就可以解释为什么这次试验在西昌发射。

那么，这次试验的目的是什么呢？从试验高度来看，先后经过高层大气、电离层，进入磁层，涵盖了与人类空间活动有关的很大一部分空间区域。而近地空间环境的研究，从来不只是纯粹的科学研究，它与军事应用有着密切的关系。


一个国家的领土、领海、领空是神圣不可侵犯的。但是现在卫星可以从几千甚至几万公里的高空对地形地物和感兴趣的目标进行精细的侦察, “领天”成了人们关注的地区, 与国家安全息息相关的领域正在迅速扩大。了解和认识这些新的空间区域里发生的过程, 原本是地球物理和空间物理研究关心的问题, 而现在也逐渐引起了民众和社会的关注。
把空间作为战场的想法早已有之, “星球大战”计划即是一例, 国家导弹防御体系虽然以地面系统为主, 但同时也极力试图利用空间环境资源. 现代战争依赖于信息, 信息传播离不开电离层和磁层的空间电磁环境, 所以,对空间电磁环境的深入认识和有效利用在很大程度上影响着军事行动和战争的胜负。
当人们用主动试验( 如发射电磁波、释放钡云、爆炸核装置等) 研究磁层和电离层特性时, 发现人工发射的波和粒子会影响或改变电磁环境. 这些已知源( 或可控源) 的实验研究大大加深了人们对电磁环境基本物理过程的认识. 有些人工试验会对天然电磁环境造成严重干扰或破坏, 因而遭到舆论界的质疑, 甚至受到国际条约禁止( 如高空核爆炸)。灾害性空间天气事件( 如日冕物质抛射、太阳耀斑、行星际激波等) 可能引发强度大得多的环境干扰和破坏, 但是同时它们也提供了认识地球电磁环境的钥匙。
行星际和电离层经常充满着许多大小不等的非均匀等离子体团, 他们在不停地运动, 其大小、形状和浓度也在不断变化. 当电波通过这些非均匀体时, 其强度和相位会发生一定的异常变化, 这就是行星际闪烁和电离层闪烁, 它会使通信质量下降, 在磁暴和亚暴期间尤其严重。既然天然的非均匀体影响通信, 那么, 不难设想, 人造的非均匀体也同样会对通信造成影响. 在研究空间电场和等离子体运动时, 人们曾经用火箭或卫星将钡带到高空释放, 形成球状钡云团。由于钡原子最外层电子很容易失去, 所以, 释放的钡原子在吸收日光之后, 很快就发生电离而转变为离子, 于是,电离的钡云在电场力作用下运动, 通过测量和研究其运动方向和速度, 可以推断空间电场。少量的钡云不会影响通信, 但是如果大量释放钡云或其他金属云, 就可能对通信产生可观的影响,甚至对通信造成威胁. 有人设想, 释放金属细片或细丝, 也会产生同样的效应。
（摘自 徐文耀，国连杰，《空间电磁环境研究在军事上的应用》，地球物理学进展，22, 335 (2007)）



化学释放是随着六、七十年代运载工具的发展而出现的一种空间等离子体主动实验方法。其设备相对简单、廉价，搭载在火箭或卫星上均可开展实验。通常释放的物质有碱金属或碱土金属如Ba、Cs、Na、Sr、Ca 等，通过观测它们和空间环境的相互作用，研究等离子体的基本物理问题，如等离子体不稳定性、空间等离子体的起源等。从二十世纪六、七十年代起，美国、前苏联等国家从火箭或卫星上进行了大量的化学释放实验。其中，最常用的释放物是碱土金属钡（Ba），该物质电离电位低、重量轻，Ba 原子的共振谱线为553.5nm(绿)，Ba 离子为455.4nm(蓝)，均在可见光谱段，便于观测。
（摘自　陶然，王劲东，翁成翰《空间等离子体主动释放装置地面试验研究》）



空间物理史上一次重要的试验是一项名为 Active Magnetospheric Particle Tracer Explorers (AMPTE)的合作项目，该项目由美国、英国及联邦德国共同研究，耗资七千八百万美元，耗时长达 12 年。
项目共有三件航天器，分别由三国负责制造：Ion Release Module (IRM)由联邦德国制造；United Kingdom Satellite (UKS)由英国制造；Charge Composition Explorer (CCE)由美国制造。三件航天器于1984 年8月16日共同由一枚Delta火箭运送至轨道，CCE 被送入远地点 8.8 地球半径，近地点 1103 km 的赤道轨道上，因此它大部分时间可以处在磁层中。IRM 和 UKS 被推送至更高的轨道，其远地点 18.7 个地球半径，近地点 557km，轨道周期 44.3 小时，轨道倾角 28.8°。这样的轨道使得两颗卫星可以穿过低纬度的磁层顶和弓激波边界。同时两星之间保持紧密的联系使得 UKS 可以立即获取当地释放时的等离子体状况。
联邦德国的IRM于1984年12月27日清晨四点半（太平洋标准时间）在太平洋六万英里的高空释放出云雾状的金属钡，以产生一种类似彗星的天体现象——人造彗星。IRM 释放出的高温钡蒸汽在空间中迅速电离并散开，形成一个类似彗星尾巴的形状（见下图）。



科学家们希望通过这项研究来深入了解太阳风和地球磁场之间的相互作用；空间等离子体与尘埃和气体碰撞对彗星、行星和恒星的形成所起的作用；如何控制等离子体以利用核聚变产生的能量；太阳风如何干扰人造卫星和地球的通讯和电力线路，以及如何影响地球的天气等问题。
（摘自　张文彬，中科院空间中心硕士论文）


可见，对近地空间环境进行主动试验研究，不仅有利于我们加深对其自然规律的认识，开展空间环境监测，预防空间环境变化对导航、通讯、电力和其他人类活动的影响，保障空间活动安全，为各类应用卫星和载人航天活动服务；这种手段本身就成为一种潜在的空间攻防手段，是军民两用、寓军于民的。也正因此，国外很早就开展了这方面的研究和试验活动，而我国在这方面起步相对较晚，正在迎头赶上。

（15日补充）根据Bill Gertz的报道，这次试验使用的就是DN-2导弹。一般来说，这类导弹首飞并不进行交会/拦截试验，主要是考核导弹本身，因此也就顺便携带了科学载荷，同时也是掩人耳目。可以预期，DN-2未来还会进行试验，即使是考核导弹本身，仅仅一次试验恐怕也是不够的。但笔者不认为会进行硬杀伤碰撞拦截试验，那会造成大量的空间碎片，危害到高轨宝贵的轨道资源，损人不利己。更可取的方式是进行近距离交会试验，或者对目标的抵近侦查、伴飞，以验证电子干扰、化学喷涂等软杀伤反卫技术，同时也可以作为卫星在轨服务的技术试验。这些都需要发展更为先进的上面级和载荷（小卫星）。美国人在这方面早已走在前面，先后进行了XSS-10、XSS-11、MiTEx、轨道快车等小卫星试验。为了打破美国控制太空的垄断地位，中国也有必要发展同类的空间攻防手段。http://liuqiankktt.blog.163.com/ ... 211201341422610261/

中国再次高空科学探测试验：高度更高数据更多


2013年05月14日20:57  中国新闻网
　　中新网北京5月14日电 (记者 孙自法)记者14日从中国科学院国家空间科学中心获悉，继2013年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日又成功进行了一次更高高度的高空科学探测试验。
　　本次试验总指挥、中科院国家空间科学中心副主任龚建村研究员介绍说，这次主动式的试验与今年4月5日在海南儋州进行的空间探测试验相比，探测高度有了较大提高，由数百公里提升到1万公里以上；搭载了更多的科学探测仪器，获取的数据涉及空间范围更广、数据量更多。初步分析表明，此次试验已获取了不同高度上空间环境参数垂直分布的第一手科学数据，对空间科学研究具有十分重要的价值。
　　此次试验，探空火箭穿越地球高层大气和电离层，最后进入磁层。探空火箭携带的科学探测仪器，对中低纬度空间辐射带高能粒子、电离层等离子体和磁场分布进行了原位探测。同时，探空火箭在1万公里高度附近释放了金属钡粉，在空间形成钡云，地面光学望远镜对钡云演化过程进行了跟踪观测，为研究这一区域的磁层动力学特征提供了实测数据。
　　据悉，此次空间科学试验在西昌卫星发射中心进行，高能粒子探测器、朗缪尔探针、磁强计、金属钡粉释放装置等科学探测仪器由中科院国家空间科学中心自行设计研制，运载火箭“鲲鹏七号”由中国航天科工集团研制。(完)

简要分析一下：

首先，这个新闻肯定不是全部的事实真相。“鲲鹏七号”不是运载火箭的名称，而是中科院国家空间科学中心的探空仪（载荷）名称。实际上，在4月5日的试验中，探空火箭是天鹰3E，载荷是鲲鹏一号Ａ探空仪。2011年5月7日的一次试验，探空火箭是天鹰3Ｃ，载荷是鲲鹏一号探空仪。显然，这次试验使用的运载火箭名称不便透露。不过既然说了是航天科工研制的，可以肯定是固体运载型号，这也与此前的目击报告相吻合。航天科工有“开拓者”系列和“动能”系列固体运载火箭的研制经验。其中KT-1未得到国家正式立项，三次飞行试验后中止研制。而据外媒报道，动能系列与反卫反导有关。2007年1月的反卫试验使用的就是“动能一号”导弹（美国人最初称之为SC-19）。这次会不会用的就是传说中的“动能二号”呢？

根据上面的新闻，载荷打到了1万公里以上高度。简单计算就可以知道，1万公里高度对应的势能，相当于地面起飞速度8.7 km/s。即使减去地球旋转速度（～0.4 km/s），也超过了第一宇宙速度（7.9 km/s），比所有的洲际导弹关机速度都要大。虽然关机速度与载荷质量有关，但这次使用的火箭显然是个大家伙，至少是三级火箭，甚至可能是四级火箭（KT-1就是四级火箭）。而且火箭打的是高弹道。有国外网友根据上面那张香港拍摄的照片中月亮和火箭的仰角以及拍摄时间推算，拍摄者看到的火箭级间分离高度约为500 km。固体火箭一级发动机关机高度一般在大气层以内，因此这可能是二三级的级间分离高度。由三级（或者加上可能的四级）发动机将载荷继续加速到需要的关机速度。事实上，这样的固体运载火箭的运载能力以及加速特性，跟GBI也差不多了，这更让人怀疑其实就是“动能二号”。笔者进一步怀疑，这就是“动能二号”的首飞，为了减小试验风险和规避政治风险，只携带了（或只公开报道了）科学载荷。况且网络上一直有传言，西昌基地在运载火箭发射任务逐渐转移到海南文昌的同时，将更多的承担反导反卫导弹试验任务。这也许就可以解释为什么这次试验在西昌发射。

那么，这次试验的目的是什么呢？从试验高度来看，先后经过高层大气、电离层，进入磁层，涵盖了与人类空间活动有关的很大一部分空间区域。而近地空间环境的研究，从来不只是纯粹的科学研究，它与军事应用有着密切的关系。


一个国家的领土、领海、领空是神圣不可侵犯的。但是现在卫星可以从几千甚至几万公里的高空对地形地物和感兴趣的目标进行精细的侦察, “领天”成了人们关注的地区, 与国家安全息息相关的领域正在迅速扩大。了解和认识这些新的空间区域里发生的过程, 原本是地球物理和空间物理研究关心的问题, 而现在也逐渐引起了民众和社会的关注。
把空间作为战场的想法早已有之, “星球大战”计划即是一例, 国家导弹防御体系虽然以地面系统为主, 但同时也极力试图利用空间环境资源. 现代战争依赖于信息, 信息传播离不开电离层和磁层的空间电磁环境, 所以,对空间电磁环境的深入认识和有效利用在很大程度上影响着军事行动和战争的胜负。
当人们用主动试验( 如发射电磁波、释放钡云、爆炸核装置等) 研究磁层和电离层特性时, 发现人工发射的波和粒子会影响或改变电磁环境. 这些已知源( 或可控源) 的实验研究大大加深了人们对电磁环境基本物理过程的认识. 有些人工试验会对天然电磁环境造成严重干扰或破坏, 因而遭到舆论界的质疑, 甚至受到国际条约禁止( 如高空核爆炸)。灾害性空间天气事件( 如日冕物质抛射、太阳耀斑、行星际激波等) 可能引发强度大得多的环境干扰和破坏, 但是同时它们也提供了认识地球电磁环境的钥匙。
行星际和电离层经常充满着许多大小不等的非均匀等离子体团, 他们在不停地运动, 其大小、形状和浓度也在不断变化. 当电波通过这些非均匀体时, 其强度和相位会发生一定的异常变化, 这就是行星际闪烁和电离层闪烁, 它会使通信质量下降, 在磁暴和亚暴期间尤其严重。既然天然的非均匀体影响通信, 那么, 不难设想, 人造的非均匀体也同样会对通信造成影响. 在研究空间电场和等离子体运动时, 人们曾经用火箭或卫星将钡带到高空释放, 形成球状钡云团。由于钡原子最外层电子很容易失去, 所以, 释放的钡原子在吸收日光之后, 很快就发生电离而转变为离子, 于是,电离的钡云在电场力作用下运动, 通过测量和研究其运动方向和速度, 可以推断空间电场。少量的钡云不会影响通信, 但是如果大量释放钡云或其他金属云, 就可能对通信产生可观的影响,甚至对通信造成威胁. 有人设想, 释放金属细片或细丝, 也会产生同样的效应。
（摘自 徐文耀，国连杰，《空间电磁环境研究在军事上的应用》，地球物理学进展，22, 335 (2007)）



化学释放是随着六、七十年代运载工具的发展而出现的一种空间等离子体主动实验方法。其设备相对简单、廉价，搭载在火箭或卫星上均可开展实验。通常释放的物质有碱金属或碱土金属如Ba、Cs、Na、Sr、Ca 等，通过观测它们和空间环境的相互作用，研究等离子体的基本物理问题，如等离子体不稳定性、空间等离子体的起源等。从二十世纪六、七十年代起，美国、前苏联等国家从火箭或卫星上进行了大量的化学释放实验。其中，最常用的释放物是碱土金属钡（Ba），该物质电离电位低、重量轻，Ba 原子的共振谱线为553.5nm(绿)，Ba 离子为455.4nm(蓝)，均在可见光谱段，便于观测。
（摘自　陶然，王劲东，翁成翰《空间等离子体主动释放装置地面试验研究》）



空间物理史上一次重要的试验是一项名为 Active Magnetospheric Particle Tracer Explorers (AMPTE)的合作项目，该项目由美国、英国及联邦德国共同研究，耗资七千八百万美元，耗时长达 12 年。
项目共有三件航天器，分别由三国负责制造：Ion Release Module (IRM)由联邦德国制造；United Kingdom Satellite (UKS)由英国制造；Charge Composition Explorer (CCE)由美国制造。三件航天器于1984 年8月16日共同由一枚Delta火箭运送至轨道，CCE 被送入远地点 8.8 地球半径，近地点 1103 km 的赤道轨道上，因此它大部分时间可以处在磁层中。IRM 和 UKS 被推送至更高的轨道，其远地点 18.7 个地球半径，近地点 557km，轨道周期 44.3 小时，轨道倾角 28.8°。这样的轨道使得两颗卫星可以穿过低纬度的磁层顶和弓激波边界。同时两星之间保持紧密的联系使得 UKS 可以立即获取当地释放时的等离子体状况。
联邦德国的IRM于1984年12月27日清晨四点半（太平洋标准时间）在太平洋六万英里的高空释放出云雾状的金属钡，以产生一种类似彗星的天体现象——人造彗星。IRM 释放出的高温钡蒸汽在空间中迅速电离并散开，形成一个类似彗星尾巴的形状（见下图）。



科学家们希望通过这项研究来深入了解太阳风和地球磁场之间的相互作用；空间等离子体与尘埃和气体碰撞对彗星、行星和恒星的形成所起的作用；如何控制等离子体以利用核聚变产生的能量；太阳风如何干扰人造卫星和地球的通讯和电力线路，以及如何影响地球的天气等问题。
（摘自　张文彬，中科院空间中心硕士论文）


可见，对近地空间环境进行主动试验研究，不仅有利于我们加深对其自然规律的认识，开展空间环境监测，预防空间环境变化对导航、通讯、电力和其他人类活动的影响，保障空间活动安全，为各类应用卫星和载人航天活动服务；这种手段本身就成为一种潜在的空间攻防手段，是军民两用、寓军于民的。也正因此，国外很早就开展了这方面的研究和试验活动，而我国在这方面起步相对较晚，正在迎头赶上。

（15日补充）根据Bill Gertz的报道，这次试验使用的就是DN-2导弹。一般来说，这类导弹首飞并不进行交会/拦截试验，主要是考核导弹本身，因此也就顺便携带了科学载荷，同时也是掩人耳目。可以预期，DN-2未来还会进行试验，即使是考核导弹本身，仅仅一次试验恐怕也是不够的。但笔者不认为会进行硬杀伤碰撞拦截试验，那会造成大量的空间碎片，危害到高轨宝贵的轨道资源，损人不利己。更可取的方式是进行近距离交会试验，或者对目标的抵近侦查、伴飞，以验证电子干扰、化学喷涂等软杀伤反卫技术，同时也可以作为卫星在轨服务的技术试验。这些都需要发展更为先进的上面级和载荷（小卫星）。美国人在这方面早已走在前面，先后进行了XSS-10、XSS-11、MiTEx、轨道快车等小卫星试验。为了打破美国控制太空的垄断地位，中国也有必要发展同类的空间攻防手段。http://liuqiankktt.blog.163.com/ ... 211201341422610261/