鲲鹏一跃两万里——我国高空科学实验探秘-石豪

【编者按】不久前，我国成功进行了一次高空科学实验。探空火箭在天空中形成壮观景象，中国南方地区均可观察到。美国一些人士基于冷战思维，对这枚飞行高度一万公里的火箭横加指责，称这是在测试可以击落中高轨道卫星的“反卫星导弹”。众所周知，中国反对外空军事化。本文作者以航空航天爱好者的视角，从技术角度对此进行了观察分析。仅代表个人观点，欢迎商榷。

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2013年5月13日21时许，我国南方大部地区的夜空中突然出现了一个明亮的拖着锥状尾迹上升的不明物体，持续时间达到数十秒，随后在夜空中消失。一时间在互联网上引发了广泛的讨论，南方各地的目击报告和照片在微博等社交平台上被迅速汇总，有军迷网友欢呼：这是我国的又一次反卫星武器试验，其技术水平比之前的试验有飞越性提高。

14日，中国科学院国家空间科学中心发布消息称：我国再次成功开展高空科学探测试验。

消息中称：“2013年5月13日21时左右，我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……此次试验在西昌卫星发射中心进行……”

随后，中国新闻网发布了此次试验的进一步消息。文中提到，此次试验的探测高度在1万公里以上，运载火箭“鲲鹏七号”由中国航天科工集团研制。

围绕此次试验，网络上至今众说纷纭，莫衷一是。本文将基于已有公开信息，综合各种分析，探讨此次实验的更多细节。

为何鲲鹏远飞两万里？

根据中科院国家空间科学中心的消息，这次试验是空间等离子体的主动化学释放试验，是科学家对空间电磁环境的主动探测。

因为地球是一个球体、并非平面，故而沿直线传播的电磁波在地表附近的发射距离受到很大限制。利用地球的电离层反射（短波收发）以及高轨道通信卫星中继是现代无线通讯的基础。地球磁场、太阳耀斑爆发、日冕抛射、行星际激波、高空核爆炸都会对空间电磁环境造成影响，导致通信受到干扰甚至全球通信中断的严重后果。

在灾害性空间天气事件可遇而不可求，高空核爆炸为国际条约严格禁止的情况下，化学物质的主动释放就逐渐成为了一种研究空间等离子体的方法。这种方法通过航天运载工具在适当高度层释放碱系金属尘埃，观测其与空间环境的相互作用；具有可观测性很强，相对简便，成本较低，对电磁环境危害较小的优点。

地球磁场对人类的活动日益产生重要影响，这次探空火箭的重要任务就是研究高空磁场环境

万里远飞为撒钡粉

此次实验形成了壮观的天象，最初被许多天文爱好者当做了“不明飞行物”，但其实绚丽景象的背后是在高空撒布的钡粉。

香港市民观测到的“不明飞行物”

在离地上万公里的高度释放的钡粉又是为了什么？这要从钡这种金属的物化特性说起。

金属钡（Barium），元素符号Ba，原子序数56，属IIA族碱土金属，是稳定碱土金属中最活泼的元素，有放射性，处于自发衰变状态。钡原子的最外层有两个电子（6s2），电离电位很低，在高空吸收太阳光后很容易失去，形成带电的钡离子，在空间电磁场中运动。科学家在地面上只要追踪钡粉云的运动方向，运动速度和扩散情况，就可以对空间电磁场进行反推。而钡原子的共振谱线波长为553.5纳米，是绿色可见光；钡离子的共振谱线波长为455.4纳米，属蓝色可见光，二者都处于可见光波段，非常利于地面观测。

历史上，联邦德国曾通过离子释放模块在太平洋上空96560公里高度释放出高温钡蒸汽，产生出类似彗星的天象。

鲲鹏飞向何方？

航天爱好者们通过分析NOTAM信息和残骸落区信息，大致勾勒出本次发射的情况。

所谓NOTAM，是Notice to Airman的缩写，即提供给飞行员的通知。NOTAM的信息是为了给飞行员和航管部门提供威胁提示，简而言之就是划定禁飞区，以免民航飞机误入造成安全事故，所有NOTAM信息可以在美国政府网站上查询。国内著名航天爱好者论坛“航空航天港”资深网友kktt在5月10日发现了一条临时发布的NOTAM信息，并将其圈定的禁飞区域标记在地图上：

根据美国当晚临时公开的一条NOTAM信息绘制的禁飞区图

根据禁飞信息推断的“鲲鹏七号”火箭飞行路线图

结合云南永善县莲峰镇和湖南道县当地的残骸溅落警报，我们可以大致判断出，火箭是从西昌卫星发射中心发射的，发射时间定于2013年5月12日21点左右，火箭一级落区在云南永善县（距发射场170km），二级落区在湖南道县（距发射场1000km），整流罩落区在贵州省毕节市（距发射场400km）。随后，这条NOTAM又再一次更新：区域不变，只是时间推迟到5月13日晚21时左右。图中这条轨迹，与一般在西昌卫星发射中心进行的地球同步转移轨道（GTO）发射类似。

根据官方报道，这枚运载火箭名为“鲲鹏七号”，由中国航天科工集团研制。由于航天科工集团的主要火箭产品是固体推进器，因此有理由猜测本次试验采用的是固体运载工具。火箭发射后，南方各地出现大量UFO目击报告，并配有现场影像。利用微博平台的定位功能，我们可以在地图上标出观测到“UFO”的区域——可见其分布西起云南，东至福建，北达河南，南及香港，包括了中国南方的大部分地区。

网友kktt绘制的UFO目击报告地图，图中黄色大头钉处即为网络上有目击报告出现的地方。

而一组来自香港地区的高质量图片则为我们计算被目击时火箭的高度提供了可能。根据图片中的上弦月和时间推算，当时火箭的飞行高度在500km左右，且采取了高弹道。有趣的是，摄影师Wah!认为他看到的是一次失败的发射，很可能是把火箭发动机的关闭当成飞行故障，他还在照片中注明“Failed Rocket”，意为失败的火箭（发射）。而从各路照片中，我们并没有看到液体火箭分离后常见的剩余推进剂扩散痕迹，这也更加印证了载具为固体火箭的推测。

香港网友根据观测液体火箭发射的常识认为这次实验发射失败，但这次发射的火箭实为固体燃料

再结合贵州网友拍下的视频资料，我们可以得出一些基本的推测：这是一次于2013年5月13日21:00（北京时间）由西昌卫星发射中心执行的多级火箭发射任务，任务采取了高弹道模式，发射时间较以往更早，火箭上面级在高空启动，反射太阳光，造成了波及半个中国的UFO目击事件。

神秘的探空火箭

从上面梳理的这次发射的基本情况，我们大致可以推测，这次实验中所用火箭性能非同凡响。

官方报道中我们可以发现两点值得注意的信息：一是“再次成功”进行高空科学探测试验；二是“鲲鹏七号”这个代号本身。

首先，发射既然是“再次成功”，那必然存在一个“首次成功”。搜索历史相关新闻发现：今年4月5日，我国空间环境垂直探测及手册空间科学主动实验在位于海南省儋州市的中科院海南探空部进行并取得圆满成功。那次试验的飞行高度为191公里，在高空释放了1公斤钡粉，所用载具为天鹰3E型探空火箭，由中国航天科技集团公司下属单位研制。所用探空仪为鲲鹏一号，由中科院国家空间科学中心，中科院西安光机所和奥地利格拉兹大学共同研制。

2011年5月7日新闻联播截图，箭体上子午工程，TY-3C(天鹰3C)和鲲鹏1号等字样清晰可见

报道中同时说，这次实验属于“子午工程”的一部分，属于国家重大科技基础设施项目，是以地磁、无线电、光学观测和探空火箭为手段，用于东半球的地基空间环境监测网络。其采用的是天鹰系列探空火箭，射高220千米左右；而其携带的探空仪则以鲲鹏命名。

在4月5日试验前后，中科院对实验团队的跟踪报道都是公开的，其科研进度也反映在相关院所的网站上进行正面宣传，并没有明确的保密倾向。

相比之下，5月13日的发射并不在年初公布长征系列运载火箭发射计划之内，在事先也没有一般发射任务的前期报道，可以说是直到NOTAM信息公布才为航天爱好者得知，而公众广为周知则是发射当天产生的UFO天象。

可见两者的保密程度完全不同，如果说空间科学试验这一目的没有严格保密的必要，那么5月13日试验如此神秘的原因，恐怕是其发射载具“鲲鹏七号”了。

按常理推测，如果5月13日的试验与4月5日试验性质相同，都是火箭携带探空仪载荷到达预定高度开展试验，根据之前的命名规则，“鲲鹏”应该是探空仪的代号，而不是火箭。

我们不妨大胆推测，官方报告中对运载火箭型号的描述很可能是“春秋笔法”。

也就是说：5月13日试验中发射的是名为“鲲鹏七号”的探空仪，而火箭则是航天科工集团（二院）研发的多级固体火箭，具体型号不便公开。

4月5日海南发射划定的禁飞禁航区域，可见与5月13日的NOTAM区域差别巨大。

这神秘的多级固体火箭究竟是何方神圣？

我们从试验划定的禁飞区就能够看出来，在海南发射的天鹰3E火箭是向西北方向发射的，溅落区是人迹罕至的大海，其射高，射程都不算大，属于典型的探空火箭。

这次西昌发射的火箭不仅有多处残骸落区，而且射高达到一万公里，根据其射高反推起飞速度，即使扣除西昌当地的地球自转速度，也至少有7.9km/s，而这已经超过了第一宇宙速度，比洲际弹道导弹的最高速度还要大。

在前文中我们已经提到，香港目击者拍摄的图片中火箭的高度大约在500千米左右，和贵州目击者的视频两相对照，不难发现，彼时正是火箭级间分离的时刻，考虑到火箭的第一级一般在大气层内分离，我们目击到的应当是二三级甚至三四级的分离。

根据以上信息和目前的公开资料，我们尚无法确定这款火箭的具体型号。

通过比对全球现有航天发射工具，我们也很幸运地为这款神秘火箭找到了一个参照物：美国陆基中段反导的拦截弹GBI（Ground Based Interceptor）。

美国GBI反导拦截弹，从其弹道特性，载荷重量等方面来看，都与这次发射的神秘探空火箭类似

GBI导弹是一种三级固体导弹，其有效载荷是质量64千克的大气层外动能拦截器（EKV），在实验中，其射程达到5600千米，射高1800千米，如果采用高弹道，射高可进一步增加。一切都与13日发射的神秘火箭如此类似。“巧合”还不止这些——根据中科院的公开信息，鲲鹏一号探空仪的质量在50千克左右，假设鲲鹏七号探空仪与其类似，那么它与EKV的重量也十分相似。

我们大胆猜测，鲲鹏七号探空仪在完成高空探测试验的同时，也为这种神秘火箭充当着试验载荷的角色。

美国已实际部署了GBI反导拦截弹，即使中国进行的是一次反卫星试验，美国也没有资格来指责

不过这也不过是笔者的一家之言。况且事实上，导弹和火箭两者并没有不可跨越的鸿沟，朝鲜去年发射的“银河3号”火箭具备运载火箭的所有特征，但这并不妨碍美国称之为“洲际导弹”；而美国自己用“和平卫士”洲际导弹发射卫星时则自称“运载火箭”。

上述内容不过是笔者根据公开信息作出的推测，不能排除事实与上述推测有较大差异的可能性。但不论如何，我国航天技术作为国家安全和人民生活的重要基石，将会不断取得新的进步！