关于高层大气火箭探测介绍

[拼音]：gaoceng daqi huojian tance

[外文]：rocket exploration of the upper atmosphere

利用火箭将探测仪器或实验装备送到高空，测量或遥感大气参数的方法。

探测高层大气的火箭可分为气象火箭和探空火箭两类。气象火箭专用于对 70～120公里高度的大气结构探测；探空火箭常用来进行 40～200公里高度的空间试验飞行，以及对高层大气的参数进行精度较高的直接探测（见图）。

常用的探测方法有探空仪法、落球法、皮托－静压管法、榴d法、取样分析法、质谱法、化学释放法和遥感法等。

探空仪法

用小型气象火箭将探空仪发射到约70公里的高空，直接测量大气温度和风。测温元件是热敏电阻或金属丝，它们的电阻值随温度发生变化，通过电路将这种电阻变化转变为频率变化，经遥测系统送往地面，再由定标曲线处理得出大气温度数据。探空仪带有降落伞，可以回收，同时降落伞也是感风元件。用此法测得的大气温度精度，一般在65公里以下可达±5℃，55公里以下可达±2℃。

落球法

用火箭在高空抛射出一球体来测量大气密度和风场的方法。通常使用的球体为可膨胀的塑料气球，也可以用金属球。球下落时受到大气阻力，如阻力系数已知，则可根据雷达定位数据算出球的速度和加速度，进而求得大气密度分布。球的水平速度是大气水平风速的反映。落球法可以提供火箭探空仪不能探测的60公里以上的大气密度和风，但要求雷达定位精度高。

皮托-静压管法

在超声速飞行的火箭上，通过测量驻点压和静压来计算出大气密度的方法。驻点压与静压通常是用快反应的振动膜气压计或放射性气压计测量的。该法的优点是，可以在火箭上升过程中快速地测得中间层大气密度值。

榴d法

用火箭在高空发射一系列榴d，由地面微音器记录榴d爆炸所产生的声波，利用大气中声波异常传播的特性，来推算80公里以下的大气温度和风。该法在 75公里以下温度的测量误差小于±3℃，风速的测量误差小于±5米／秒，风向的测量误差小于±15°。

取样分析法

是测量高层大气成分的常用手段之一。用火箭将真空密闭的容器送入高空，在需要取样的高度上打开，经过一段取样时间后再封闭，然后回收到地面进行成分分析。为了增加一次取样的气体量，又有加压取样与深冷取样等方法。

质谱法

用火箭把质谱计带至高空，直接分析周围大气成分，可得到大气成分的绝对含量，并能取得大气质量密度值。测量高层大气主要成分和次要成分，用分辨率为20～40的质谱计即可。常用的有射频质谱计、磁偏转质谱计、四极柱或单杆质量过滤器。但测量平流层和中间层大气微量成分时，要求分辨率很高，要用特殊结构的电离源，并带深冷抽气泵，将注入气体的气压降到1.3毫帕以下。

化学释放法

用火箭把化学物质携带到高空释放，造成人工云，对该人工云的探测可以得到高层大气的湍流和扩散等特性，以及大气温度和密度等参数。常用的化学物质有钠、钾、钡、锶、铝、锂和三甲基化铝 (TMA)等。这些物质所形成的人工云，在曙暮光照耀下能发出明亮的共振散射光，可用广角照相机和高分辨率光谱仪摄影。TMA急速蒸发后形成三氧化铝，并发出亮光，可利用它在整个夜间测量 85～110公里高度的大气风场。锂的共振线极为明亮，在白天加窄带滤光片也可进行观测。

遥感法

在火箭上配置遥感探测仪， 来探测离火箭有一定距离的大气参数。例如，把小型激光雷达放在火箭上，可以测量火箭侧面离火箭数十米处的大气参数。(见彩图)

参考书目

1. R.L.F.Boyd and M.J.Seaton ed.，Rocket Exploration of the Upper Atmosphere， Pergamon Press，London，1954.