學校部分師生與“信使號”流星雨試驗火箭合影

“人工流星雨”的軌跡劃破夜空(長曝光堆疊合成)

　　日前，英仙座流星雨迎來年度極大值，戈壁深處的夜幕卻因一場科技奇觀更添璀璨。8月12日22時30分，“信使號”流星雨試驗火箭直沖云霄，在高空綻放60簇熾烈光團。這些“人工流星”與自然流星交相輝映，緩緩灑落于深邃天幕，標志著中國首次“人工流星雨”試驗圓滿成功，沙漠環(huán)線上數(shù)千名游客共同見證了這一震撼時刻。

　　這場夜空盛宴的締造者，是西安電子科技大學空間科學與技術學院謝楷教授帶領的“空天電子技術”團隊。長期以來，他們穿梭于實驗室與戈壁之間，以千百次仿真試驗積累技術微光，將冰冷的推進劑、芯片與算法，轉(zhuǎn)化為這場可觸可感的“流星雨”。

　　科技“復刻”流星雨有何意義?

　　自然流星的隨機浪漫引人向往，為何要耗費心力以科技“復刻”?

　　謝楷教授的解讀揭示關鍵：“掌握人工造流星的技術，本質(zhì)是擁有調(diào)控天象的能力，其價值遠超表面浪漫。”

　　在科學研究領域，“人工流星雨”的成功發(fā)射，讓人類首次具備向空間主動注入物質(zhì)的能力。團隊可向特定區(qū)域發(fā)射人造流星群，人為擾動、干預電離層;還能在流星燃燒時注入稀有示蹤離子，通過觀察示蹤離子的擴散軌跡，探究高層大氣與電離層中未明確的物質(zhì)輸運、能量耦合機制，為空間科學、地球物理、電磁學等領域開辟新研究路徑。

　　應用層面，自然流星在高空燒毀后形成的“流星余跡”，可反射無線電波實現(xiàn)“流星余跡通信”——這種方式隱蔽可靠，是極端條件下的儲備通信手段，能在常規(guī)通信中斷時保障遠距離保底通信。但自然流星存在時間短、出現(xiàn)概率低，數(shù)據(jù)傳輸率僅約2kbps(每秒100個漢字)，發(fā)送一條短信息常需等待數(shù)小時;而“人工流星”可精準調(diào)控位置、時間與數(shù)量，還能通過調(diào)配燃燒成分，讓尾跡電子密度更高、持續(xù)時間更長，實現(xiàn)信息連續(xù)傳輸，為應急通信主動“補給”。

　　“人工流星”如何誕生?

　　打造“人工流星雨”，遠非將燃燒物送上天那么簡單。團隊首先要突破兩大核心技術：一是通過火箭推進，讓“人工流星”達到與自然流星相當?shù)某跏妓俣群透叨?二是借助特殊高能化學反應，模擬自然流星數(shù)千攝氏度的高溫燃燒過程。同時，為區(qū)分自然流星、滿足觀測需求，需在燃燒物質(zhì)中摻入含特征光譜的金屬示蹤劑。此外，高速投放、氣動穩(wěn)定、熱焰防護等難題，曾讓項目險些在發(fā)射申請階段夭折。

　　關鍵時刻，謝楷團隊主動攻關，聚焦新一代流星燃料點火發(fā)射系統(tǒng)?；陂L期等離子體技術積累，團隊創(chuàng)新提出全新點火機理——利用特定頻率強電場與含能材料中高價氧化學鍵產(chǎn)生共振效應，將傳統(tǒng)“點火”變?yōu)?ldquo;發(fā)火”。這一突破讓化學反應從物質(zhì)內(nèi)部激發(fā)，不僅實現(xiàn)含能物質(zhì)“冷態(tài)”發(fā)火與真空環(huán)境可靠引燃，更將電能消耗降至傳統(tǒng)火工品的1/50至1/100，滿足60枚流星簇同時發(fā)射的電流需求。

　　試驗推進中，時間壓力接踵而至。團隊需在極短周期內(nèi)完成從概念驗證、系統(tǒng)研發(fā)、地面試驗到上天應用的全流程攻關，還要實現(xiàn)技術成熟度從3級到6級的“三跳級”。為此，他們將電氣系統(tǒng)研發(fā)節(jié)點精確到天，為試驗火箭定名“信使號”，采用二級固體火箭改裝方案——在原二級火箭位置加裝專用發(fā)射艙段，內(nèi)置60個徑向排列的流星體發(fā)射裝置。

　　為趕在8月12日發(fā)射Deadline(最后期限)前交付，團隊面臨更大挑戰(zhàn)：電氣系統(tǒng)總裝測試流程環(huán)環(huán)相扣，無任何彈性時間，按原計劃推進必將延誤;縮減環(huán)境試驗則不符合航天規(guī)范。工藝負責人張寶老師果斷決策：拆分熱密封工藝與后續(xù)測試，讓“工藝在路上完成”。點火器需特殊耐熱材料密封(承受瞬時1000℃高溫)，而材料固化需24小時——團隊在材料初步固化4小時、確保不流淌后立即啟運，利用運輸時間完成剩余20小時固化，抵達總裝地后補全后續(xù)試驗，成功搶出關鍵時間窗口。

　　8月12日22時30分，搭載60顆“人工流星”的火箭準時發(fā)射。火箭升空后，60顆流星分批次在預定高度綻放，觀測團隊不僅記錄下30枚流星簇同時綻放的震撼瞬間，還捕捉到“人工流星”與自然流星同框的畫面，精準驗證了二者光譜特征存在明顯差異的任務目標。

　　此次“人工流星雨”試驗，不僅實現(xiàn)點火機理、高效調(diào)控等多項技術突破，更開創(chuàng)“前沿需求驅(qū)動、教學科研融合”的創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式，為中國航天技術應用與人才培育寫下新注腳。

　　文/記者任娜 通訊員劉思琦 圖/受訪者提供