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60簇炽烈光团 绽放火树银花

西电科大科研团队成功完成国内首次的“人造流星雨”发射

60簇炽烈光团 绽放火树银花

西电科大科研团队成功完成国内首次的“人造流星雨”发射

2025-09-19 14:21:41
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人们常常仰望夜空,等待流星划过那一刻的惊喜与浪漫,但这份美好总是转瞬即逝,如果有一天人们能够让这份璀璨,通过“人造流星雨”方式,在指定时间和地点点亮苍穹,会是一种怎样的体验?这看似天马行空的“幻想”,如今被西安电子科技大学科研团队变成了活生生的“现实”。

2025年的8月12日22时30分,一枚特别的“信使号流星雨”试验火箭带着低沉的轰鸣腾空而起。经过数十秒的短暂征程后冲出大气,在沙漠上空迸发出60簇炽烈光团,如绽放的火树银花。在数千名游客的见证下,这场国内首次的“人造流星雨”试验取得了圆满成功,成功验证了人工天象的技术路线与实施能力、完成了多学科的科学观测任务。而这片绚烂璀璨光芒的制造者,就是西安电子科技大学空间科学与技术学院教授谢楷和他带领的“空天电子技术”团队。

说到这种制造“奇思妙想”的作用,谢楷说:“从科学角度来看,人造流星的成功发射,不仅给天空注入‘美丽’,更意味着人类拥有了向空间中主动注入物质的科学手段。例如,可以向特定区域发射人造流星群,实施电离层的人为扰动与干预;或者在人造流星的燃烧过程中注入特定稀有示踪离子,可用于研究高层大气的科学奥秘。流星产生的电离尾迹具备电磁波反射特性,‘流星余迹通信’技术可应用于应急通信等特殊场景等(60年前老一代西电人,已经对这一领域的研究,并在相关领域取得成功),这些好比将特殊颜色的墨水滴在水池里,再通过观察墨水在水池中如何扩散,从而知晓其中的流动演化是何形态。”

科研团队专家介绍,从物理学角度来看,自然流星的生成机理是微小天体以极高速度进入大气层,在摩擦作用下发生燃烧并发光。人造流星的实现需要模仿自然流星两个关键特征:一是达到与自然流星相当的初始速度,以目前技术而言,仅能通过火箭推进方式接近这样的速度要求;二是通过高温化学反应模拟流星的数千摄氏度高温燃烧过程,需要借助某些特殊的高能、高温化学反应。

人造流星雨试验远非将燃烧物发射上天那么简单,它需要攻克高速投放、气动稳定、热焰防护等一系列技术瓶颈,更面临着安全性要求与技术实现的双重挑战。尤其在申请发射许可阶段,安全性问题曾一度成为难以逾越的障碍。

传统方法需借助一类称为“火工品”的引爆装置来引燃特殊化学物质,这类物质虽能量高、激发难,但在未触发时相对稳定。然而,我国将“火工品”列为一类易爆危险品实施严格管制。若一枚火箭携带60枚此类装置,一旦发射失败,哪怕只有一枚未被引燃并随残骸坠入沙漠,都可能构成严重安全隐患。考虑到试验现场常有科研团队及数千名公众参与观测活动,实现“万无一失”的安全保障几乎是不可能的任务。除此之外,多颗流星簇同时发射也面临极大技术困难,传统火工品方案要实现30枚流星簇同时点火,所需电流高达三百安培,远超箭上电池负荷能力五倍。

面对这些难题,研究团队基于多年等离子体技术积累,提出了一种全新的点火激发机制:利用特定频率的强电场,与含能材料中的高价氧化学键发生共振,从而直接切断化学键、触发燃烧。

谢楷形象地诠释这项突破:将“点火”变为“发火”。这一字之差,正体现了原理的根本创新——使反应直接从物质内部激发,实现了含能材料的“冷态”发火和真空可靠激发,并将电能消耗降至传统方式的1/50至1/100。

这项技术创新一举突破了两大瓶颈:即将多点同时点火电流需求大幅降低,实现了数十枚流星簇的同步发射;更彻底摆脱了对火工品的依赖,从根本上保障了整个系统的安全性,最终助力流星雨试验顺利通过靶场安全评审,成功获得发射许可。

2025年8月12日晚,一年一度的英仙座流星雨迎来极大值。为了在大漠腹地呈现“人工流星雨”与自然流星同框的景象,由西电科大空间科学与技术学院周峰院长和朱伟书记亲自带队,研发团队师生及“航天筑梦之旅”本科生暑期实践队组成的15人试验队,全程参与了发射过程。

8月11日至12日,在专业沙漠向导的带领下,实践队员深入沙漠腹地开展实地勘察。基于自行计算的观测点坐标,团队在一片大型沙丘顶部找到了具备360度开阔视野的理想观测点位,并协助搭建起临时观测站。

基于8月10日最终确定的发射空域与火箭轨道参数,暑期实践队当日即完成了观测方案的详细设计,通过分析航迹动力学参数和地理信息系统数据,推演出了发射当晚人造流星雨与英仙座流星群同步出现概率最大的区域,并计算出了最优观测坐标与相机方位角。

8月12日22时30分,搭载60颗人造流星的火箭准时发射升空。耀眼的尾焰与震耳欲聋的轰鸣划破夜空,位于发射区2公里外的队员们清晰感受到冲击波的强烈震撼。

随着火箭顺利升空,60颗流星分三批次在预定高度依次绽放。守候在沙漠落点区的观测团队成功记录下30枚流星簇同时绽放的壮观画面,圆满获取了人工流星与自然流星同框的观测结果,验证了此次人工流星相比自然流星具有明显光谱特征差异的任务目标。(图片:西安电子科技大学提供)

记者 张彦刚 通讯员 刘思琦 樊鹏

(编辑:李溢涵)

(责编:李宗华)