鯤鵬一躍兩萬裏——我國高空科學實驗探秘-石豪
【編者按】不久前，我國成功進行了一次高空科學實驗。探空火箭在天空中形成壯觀景象，中國南方地區均可觀察到。美國一些人士基於冷戰思維，對這枚飛行高度一萬公里的火箭橫加指責，稱這是在測試可以擊落中高軌道衞星的“反衞星導彈”。眾所周知，中國反對外空軍事化。本文作者以航空航天愛好者的視角，從技術角度對此進行了觀察分析。僅代表個人觀點，歡迎商榷。
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2013年5月13日21時許，我國南方大部地區的夜空中突然出現了一個明亮的拖着錐狀尾跡上升的不明物體，持續時間達到數十秒，隨後在夜空中消失。一時間在互聯網上引發了廣泛的討論，南方各地的目擊報告和照片在微博等社交平台上被迅速彙總，有軍迷網友歡呼：這是我國的又一次反衞星武器試驗，其技術水平比之前的試驗有飛越性提高。
14日，中國科學院國家空間科學中心發佈消息稱：我國再次成功開展高空科學探測試驗。
消息中稱：“2013年5月13日21時左右，我國科學家再次成功進行高空科學探測試驗。本次試驗利用高空探空火箭，通過朗繆爾探針、高能粒子探測器、磁強計和鋇粉釋放實驗裝置等多種科學探測有效載荷，對電離層、近地空間的高能粒子和磁場強度與結構進行了原位探測……此次試驗在西昌衞星發射中心進行……”
隨後，中國新聞網發佈了此次試驗的進一步消息。文中提到，此次試驗的探測高度在1萬公里以上，運載火箭“鯤鵬七號”由中國航天科工集團研製。
圍繞此次試驗，網絡上至今眾説紛紜，莫衷一是。本文將基於已有公開信息，綜合各種分析，探討此次實驗的更多細節。
為何鯤鵬遠飛兩萬裏？
根據中科院國家空間科學中心的消息，這次試驗是空間等離子體的主動化學釋放試驗，是科學家對空間電磁環境的主動探測。
因為地球是一個球體、並非平面，故而沿直線傳播的電磁波在地表附近的發射距離受到很大限制。利用地球的電離層反射（短波收發）以及高軌道通信衞星中繼是現代無線通訊的基礎。地球磁場、太陽耀斑爆發、日冕拋射、行星際激波、高空核爆炸都會對空間電磁環境造成影響，導致通信受到干擾甚至全球通信中斷的嚴重後果。
在災害性空間天氣事件可遇而不可求，高空核爆炸為國際條約嚴格禁止的情況下，化學物質的主動釋放就逐漸成為了一種研究空間等離子體的方法。這種方法通過航天運載工具在適當高度層釋放鹼系金屬塵埃，觀測其與空間環境的相互作用；具有可觀測性很強，相對簡便，成本較低，對電磁環境危害較小的優點。
地球磁場對人類的活動日益產生重要影響，這次探空火箭的重要任務就是研究高空磁場環境
萬里遠飛為撒鋇粉
此次實驗形成了壯觀的天象，最初被許多天文愛好者當做了“不明飛行物”，但其實絢麗景象的背後是在高空撒佈的鋇粉。
香港市民觀測到的“不明飛行物”
在離地上萬公里的高度釋放的鋇粉又是為了什麼？這要從鋇這種金屬的物化特性説起。
金屬鋇（Barium），元素符號Ba，原子序數56，屬IIA族鹼土金屬，是穩定鹼土金屬中最活潑的元素，有放射性，處於自發衰變狀態。鋇原子的最外層有兩個電子（6s2），電離電位很低，在高空吸收太陽光後很容易失去，形成帶電的鋇離子，在空間電磁場中運動。科學家在地面上只要追蹤鋇粉雲的運動方向，運動速度和擴散情況，就可以對空間電磁場進行反推。而鋇原子的共振譜線波長為553.5納米，是綠色可見光；鋇離子的共振譜線波長為455.4納米，屬藍色可見光，二者都處於可見光波段，非常利於地面觀測。
歷史上，聯邦德國曾通過離子釋放模塊在太平洋上空96560公里高度釋放出高温鋇蒸汽，產生出類似彗星的天象。
鯤鵬飛向何方？
航天愛好者們通過分析NOTAM信息和殘骸落區信息，大致勾勒出本次發射的情況。
所謂NOTAM，是Notice to Airman的縮寫，即提供給飛行員的通知。NOTAM的信息是為了給飛行員和航管部門提供威脅提示，簡而言之就是劃定禁飛區，以免民航飛機誤入造成安全事故，所有NOTAM信息可以在美國政府網站上查詢。國內著名航天愛好者論壇“航空航天港”資深網友kktt在5月10日發現了一條臨時發佈的NOTAM信息，並將其圈定的禁飛區域標記在地圖上：
根據美國當晚臨時公開的一條NOTAM信息繪製的禁飛區圖
根據禁飛信息推斷的“鯤鵬七號”火箭飛行路線圖
結合雲南永善縣蓮峯鎮和湖南道縣當地的殘骸濺落警報，我們可以大致判斷出，火箭是從西昌衞星發射中心發射的，發射時間定於2013年5月12日21點左右，火箭一級落區在雲南永善縣（距發射場170km），二級落區在湖南道縣（距發射場1000km），整流罩落區在貴州省畢節市（距發射場400km）。隨後，這條NOTAM又再一次更新：區域不變，只是時間推遲到5月13日晚21時左右。圖中這條軌跡，與一般在西昌衞星發射中心進行的地球同步轉移軌道（GTO）發射類似。
根據官方報道，這枚運載火箭名為“鯤鵬七號”，由中國航天科工集團研製。由於航天科工集團的主要火箭產品是固體推進器，因此有理由猜測本次試驗採用的是固體運載工具。火箭發射後，南方各地出現大量UFO目擊報告，並配有現場影像。利用微博平台的定位功能，我們可以在地圖上標出觀測到“UFO”的區域——可見其分佈西起雲南，東至福建，北達河南，南及香港，包括了中國南方的大部分地區。
網友kktt繪製的UFO目擊報告地圖，圖中黃色大頭釘處即為網絡上有目擊報告出現的地方。
而一組來自香港地區的高質量圖片則為我們計算被目擊時火箭的高度提供了可能。根據圖片中的上弦月和時間推算，當時火箭的飛行高度在500km左右，且採取了高彈道。有趣的是，攝影師Wah!認為他看到的是一次失敗的發射，很可能是把火箭發動機的關閉當成飛行故障，他還在照片中註明“Failed Rocket”，意為失敗的火箭（發射）。而從各路照片中，我們並沒有看到液體火箭分離後常見的剩餘推進劑擴散痕跡，這也更加印證了載具為固體火箭的推測。
香港網友根據觀測液體火箭發射的常識認為這次實驗發射失敗，但這次發射的火箭實為固體燃料
再結合貴州網友拍下的視頻資料，我們可以得出一些基本的推測：這是一次於2013年5月13日21:00（北京時間）由西昌衞星發射中心執行的多級火箭發射任務，任務採取了高彈道模式，發射時間較以往更早，火箭上面級在高空啓動，反射太陽光，造成了波及半個中國的UFO目擊事件。
神秘的探空火箭
從上面梳理的這次發射的基本情況，我們大致可以推測，這次實驗中所用火箭性能非同凡響。
官方報道中我們可以發現兩點值得注意的信息：一是“再次成功”進行高空科學探測試驗；二是“鯤鵬七號”這個代號本身。
首先，發射既然是“再次成功”，那必然存在一個“首次成功”。搜索歷史相關新聞發現：今年4月5日，我國空間環境垂直探測及手冊空間科學主動實驗在位於海南省儋州市的中科院海南探空部進行並取得圓滿成功。那次試驗的飛行高度為191公里，在高空釋放了1公斤鋇粉，所用載具為天鷹3E型探空火箭，由中國航天科技集團公司下屬單位研製。所用探空儀為鯤鵬一號，由中科院國家空間科學中心，中科院西安光機所和奧地利格拉茲大學共同研製。
2011年5月7日新聞聯播截圖，箭體上子午工程，TY-3C(天鷹3C)和鯤鵬1號等字樣清晰可見
報道中同時説，這次實驗屬於“子午工程”的一部分，屬於國家重大科技基礎設施項目，是以地磁、無線電、光學觀測和探空火箭為手段，用於東半球的地基空間環境監測網絡。其採用的是天鷹系列探空火箭，射高220千米左右；而其攜帶的探空儀則以鯤鵬命名。
在4月5日試驗前後，中科院對實驗團隊的跟蹤報道都是公開的，其科研進度也反映在相關院所的網站上進行正面宣傳，並沒有明確的保密傾向。
相比之下，5月13日的發射並不在年初公佈長征系列運載火箭發射計劃之內，在事先也沒有一般發射任務的前期報道，可以説是直到NOTAM信息公佈才為航天愛好者得知，而公眾廣為周知則是發射當天產生的UFO天象。
可見兩者的保密程度完全不同，如果説空間科學試驗這一目的沒有嚴格保密的必要，那麼5月13日試驗如此神秘的原因，恐怕是其發射載具“鯤鵬七號”了。
按常理推測，如果5月13日的試驗與4月5日試驗性質相同，都是火箭攜帶探空儀載荷到達預定高度開展試驗，根據之前的命名規則，“鯤鵬”應該是探空儀的代號，而不是火箭。
我們不妨大膽推測，官方報告中對運載火箭型號的描述很可能是“春秋筆法”。
也就是説：5月13日試驗中發射的是名為“鯤鵬七號”的探空儀，而火箭則是航天科工集團（二院）研發的多級固體火箭，具體型號不便公開。
4月5日海南發射劃定的禁飛禁航區域，可見與5月13日的NOTAM區域差別巨大。
這神秘的多級固體火箭究竟是何方神聖？
我們從試驗劃定的禁飛區就能夠看出來，在海南發射的天鷹3E火箭是向西北方向發射的，濺落區是人跡罕至的大海，其射高，射程都不算大，屬於典型的探空火箭。
這次西昌發射的火箭不僅有多處殘骸落區，而且射高達到一萬公里，根據其射高反推起飛速度，即使扣除西昌當地的地球自轉速度，也至少有7.9km/s，而這已經超過了第一宇宙速度，比洲際彈道導彈的最高速度還要大。
在前文中我們已經提到，香港目擊者拍攝的圖片中火箭的高度大約在500千米左右，和貴州目擊者的視頻兩相對照，不難發現，彼時正是火箭級間分離的時刻，考慮到火箭的第一級一般在大氣層內分離，我們目擊到的應當是二三級甚至三四級的分離。
根據以上信息和目前的公開資料，我們尚無法確定這款火箭的具體型號。
通過比對全球現有航天發射工具，我們也很幸運地為這款神秘火箭找到了一個參照物：美國陸基中段反導的攔截彈GBI（Ground Based Interceptor）。
美國GBI反導攔截彈，從其彈道特性，載荷重量等方面來看，都與這次發射的神秘探空火箭類似
GBI導彈是一種三級固體導彈，其有效載荷是質量64千克的大氣層外動能攔截器（EKV），在實驗中，其射程達到5600千米，射高1800千米，如果採用高彈道，射高可進一步增加。一切都與13日發射的神秘火箭如此類似。“巧合”還不止這些——根據中科院的公開信息，鯤鵬一號探空儀的質量在50千克左右，假設鯤鵬七號探空儀與其類似，那麼它與EKV的重量也十分相似。
我們大膽猜測，鯤鵬七號探空儀在完成高空探測試驗的同時，也為這種神秘火箭充當着試驗載荷的角色。
美國已實際部署了GBI反導攔截彈，即使中國進行的是一次反衞星試驗，美國也沒有資格來指責
不過這也不過是筆者的一家之言。況且事實上，導彈和火箭兩者並沒有不可跨越的鴻溝，朝鮮去年發射的“銀河3號”火箭具備運載火箭的所有特徵，但這並不妨礙美國稱之為“洲際導彈”；而美國自己用“和平衞士”洲際導彈發射衞星時則自稱“運載火箭”。
上述內容不過是筆者根據公開信息作出的推測，不能排除事實與上述推測有較大差異的可能性。但不論如何，我國航天技術作為國家安全和人民生活的重要基石，將會不斷取得新的進步！