(2)高空大气环境探测

　　2004年11月13日，日本与挪威合作的S-310-35火箭，在安岛发射成功，该火箭用于中高层大气探测研究，主要测量中性温度和密度以及极光发射速率，电子密度和温度，得到了分子氮的温度和密度分布、极光输入率以及周围环境等离子体参数。

　　2008年2月6日，S-310-38探空火箭在日本鹿儿岛航空中心成功发射。该型探空火箭的科学目标是该地区70～150km高度电离层等离子体的三维分布。

　　日本宇宙科学研究所(ISAS)和日本宇宙航空研究开发机构(JAXA)在挪威安岛探空火箭发射场成功发射了一枚S-310-39探空火箭。其目的是研究在较低极热层极光活动影响下的动态和能量。

　　在亚洲，韩国也进行了探空火箭的研究和实验，研制出了几型探空火箭，取得了一定的成就和实验数据。

　　日本目前使用的探空火箭系列有S-310、S-520和SS-520型，韩国目前使用的探空火箭有KSR-Ⅰ、KSR-Ⅱ、KSR-Ⅲ，其技术指标比较见表1。日本系列火箭可发射50～150kg载荷，飞行高度覆盖150～800km范围。韩国KSR-Ⅰ为1级固体火箭，KSR-Ⅱ为2级固体火箭，KSR-Ⅲ为1级液体火箭，可发射150kg重载荷，飞行高度覆盖80～220km范围。

　　表1日本和韩国探空火箭系列 火箭型号 总长(m) 直径(mm) 总重(kg) 飞行高度km 有效载荷kg S-310 7.1 310 700 150 50 S-520 8.0 520 2100 300 95/150 SS-520 9.65 520 2600 800 140 KSR-Ⅰ 6.7 420 1100 80 - KSR-Ⅱ 11 420 2000 220 150 KSR-Ⅲ 14 1000 6000 80 - 欧洲的探空火箭 欧洲空间局(ESA)将微重力科学实验研究作为主要任务之一，制定了全面的发展研究计划，包括用探空火箭进行微重力实验研究，1990～1996年间，每年发射1枚长时间探空火箭，4枚短时间探空火箭。

　　由ESA和德国宇航研究院(DLR)共同投资的TEXUS-EML探空火箭于2005年12月1日从最重要的世界探空火箭发射场之一的欧洲航天发射场成功点火升空，在微重力环境下，飞行持续了6min37s。

　　目前，欧洲航空防御与航天公司(EADS)的空间运输中心可以提供MiniTEXUS、TEXUS和MAXUS(瑞典与德国合作火箭)3种微重力探空火箭，微重力水平可达10-4g，微重力时间4～12min。

　　瑞典航天公司(SSC)成立于1972年，承担着瑞典探空火箭的研究和发射任务。SSC具有世界著名的探空火箭发射基地---Esrange发射场，拥有多个探空火箭发射台、配置有发射控制中心、通信中心、安全控制中心、载荷测试间、装配间等为多国家发射过探空火箭。Esrange发射场近年来发射的火箭多为提供最长达15min的微重力环境。SSC的探空火箭项目为MASER，1987年3月至2005年5月已成功发射10次，MASER-10微重力火箭于2005年5月2日发射，是MASER的第10次飞行实验，箭上装有5个有效载荷：生物实验2个、流体实验2个和热辐射效应测量1个。有效载荷为351kg，射高252km，微重力时间6min。Esrange发射场分别在2006年5月2日发射了MAXUS-7，2006年5月11日发射了TEXUS-43。MAXUS-7的总有效载荷为777kg，射高705km，微重力时间12min27s;TEXUS-43的总有效载荷为407kg，射高237km，微重力时间5min47s;2008年5月16日，携带4个实验舱的MASER11在Esrange发射场发射成功，有效载荷382kg，飞行远地点258km，微重力时间6min26s。

　　德国各科研团体和大学从1972年开始提出并执行了一系列火箭探测计划，1978～1983年发射了约300枚火箭。在德国政府2001年5月批准的新航天计划中，用于微重力实验的探空火箭为其重要的组成部分。德国的TEXUS45探空火箭于2008年2月21日由瑞典Esrange发射场发射升空，在火箭持续6min的失重飞行期间，进行了3项搭载实验。2009年5月22日在同样的地点，发射了一枚用于微重力材料物理实验的MAPHEUS火箭，射高为140km。

　　英国于2008年1月31日在挪威安岛发射场成功发射了一枚HOTPAY-2探空火箭，用于中间层顶与热层科学探测、极光科学探测和宇宙线通量探测，该火箭的探测高度为80～105km。 国内探空火箭发展现状 火箭探空是中国发展航天事业的起步项目之一，中国于1958年开始发展火箭探空事业。1958年9月24日，中国第一枚近代火箭--两级探空火箭“北京二号”在中国东北发射成功。

　　根据探空火箭使用的动力装置，可将中国的实用火箭探空系统分为3代【2】。

　　第一代为使用固体(双基推进机)发动机和液体发动机(推进剂为硝酸、苯胺和糠醇，输送系统为挤压式)分别作为第一子级和第二子级火箭动力装置的实用探空火箭系统。它们的研制、使用时期为1959～1969年，具体型号为T-7和T-7A火箭气象系统以及各种T-7A火箭研究、试验系统。

　　第二代为使用双基推进剂固体发动机作火箭动力装置的实用火箭探空系统。它们的研制、使用时期为1965～1987年，具体型号为HP-2火箭气象系统，HP-3、HP-4和HP-5火箭取样系统以及HP-8火箭试验系统。

　　第三代为使用复合推进剂固体发动机作为火箭动力装置的实用火箭探空系统。它们研制、使用时期为1970～2000年，具体型号为HP-6和ZN-1火箭气象系统、TJ-1A和TJ-2火箭取样系统及ZN-3火箭研究系统和TY-3火箭试验系统。

　　至20世纪末，我国累计已在酒泉、马兰、昆明、海南等地发射了近260枚各类探空火箭，半数以上为气象火箭，这些火箭都是靠尾翼稳定飞行的无控火箭。其中，60年代共发射约92枚，70年代共发射约136枚，80年代共发射约27枚，90年代共发射约4枚，进入新世纪后共发射约13枚(如图1所示)。由此可以看出，中国的火箭探空在20世纪80年代已经滑向低谷、到90年代跌至谷底。

　　图1 中国探空火箭发射次数统计图

　　1963～1988年，发射了80多枚探空火箭，积累了不同季节、不同经纬度上的高空大气温度、气压、密度、风向、风速探测资料。利用这些实测数据，我国科技工作者分析研究了我国与国际CIRA-86参考大气中国区的差异，编制了中国参考大气(地面～80km)2006年版。进入新世纪以来，结合“子午工程”和一些重大专项任务，火箭探空活动日益增多。

　　在国内，国防科技大学、航天科技集团四院、江西国防科工办、中国科学院空间科学与应用研究中心、北京空间机电研究所等单位，先后研制了和平、探空、挺进、织女、天鹰等型号的探空火箭，技术指标比较见表2。其中，除航天科技集团四院41所研制的TY-4B和江西国防科工办620单位研制的TK-1探空火箭为定型试验装备外，其它型号均为研究试验所用。

　　表2国内主要探空火箭技术参数统计表 火箭代号 级数 起飞质量(kg) 总长度

　　(m) 最大直径(mm) 飞行顶点高度(km) 有效载荷(kg) 试验用途 和平 HP-2 2 331 6.65 255 72 40 临近空间气象探测 HP-3 2 225 5.2 205 25 - 取样火箭 HP-5 1 230 4.2 255 23 - 取样火箭 HP-6 1 60.8 2.52 161.5 80 3 临近空间气象探测 HP-8 1 240 4.2 255 - - 减速伞在高马赫数和高速压情况下性能试验 探空 T-7 2 1160 10 450 60 25 临近空间气象探测 T-7A 2 1260 10.32 460 115 40 临近空间气象探测 T-7A(S1) 2 1166 - 460 76 - 生物高空飞行试验 T-7A(Y1) 2 1280 - 460 100 - 电离层参数测量 T-7A(Y5) 3 1345 - 460 261 - 固体发动机点火系统高空性能试验 TK-1 1 65 2.785 150 75 3 临近空间气象探测 TK-5 1 65 4.00 122 75 3 临近空间气象探测 挺进 TJ-1A 2 800 6.19 460 50 - 取样火箭 TJ-2 1 383 4.11 360 17 - 取样火箭 织女 ZN-1 1.5 61.5 2.7 150 68 3 临近空间气象探测 ZN-3 2 285 4.87 250 148 25 高层大气探测 天鹰 TY-3系列 1 1049 6.1 456 225～350 50 科学实验 TY-4系列 1 150 3.38 204 80 2 临近空间气象探测 从上表可以看出，国内各系列火箭可发射3～70kg试验载荷，飞行高度大多在30～260km范围。相比国外探空火箭能力，飞行高度、承载能力还是相对较低，应用范围还是以气象探测为主，电离层、磁场等空间探测活动以及微重力实验进行的较少。

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