美国海军近日披露了一项此前鲜为人知的太空试验细节:今年2月12日,海军“白沙分遣队”从太平洋中部的威克岛发射了其有史以来最大的探空火箭“鹗IV”,在约539公里(335英里)高空引爆特殊装药,汽化金属钡形成人工等离子体云,以研究等离子体能量转换过程。该任务名为“火箭释放湍流空间测量”(SMART),由海军研究实验室(NRL)管理,相关细节由海军水面作战中心波特韦尼米分部在近期报告中公布。

探空火箭是一种携带科学仪器飞至高空后返回、不进入轨道的科研火箭。此次发射是“白沙分遣队”首次飞行四级探空火箭,也是其最具挑战性的远征任务之一。该分遣队通常驻扎在新墨西哥州的白沙导弹靶场,此次从威克岛执行任务,从1月初到2月底,8名队员在岛上耗时约七周,从零开始搭建发射设施,最终共有42人参与,包括来自海军研究实验室、海军水面作战中心印第安头分部、NASA戈达德太空飞行中心、两所大学研究团队及多家承包商的科学家和人员。

“鹗IV”火箭由“塔尔奥斯”、“特里尔”、“鹗”和“尼卡”四台发动机串联而成,携带两个科学载荷。到达目标高度后,火箭引爆一种定向炸药(锥形装药),汽化数磅金属钡,形成人工等离子体场(即带电粒子云),同时另一载荷部署仪器测量该等离子体场产生的电磁效应。

海军官员解释了此次试验的科学目的。SMART项目经理兼实验负责人、海军研究实验室海军空间技术中心动力学与控制系统分部主管克里斯托弗·内特沃尔表示,试验旨在验证一种物理理论:当高速金属蒸气释放发生在电离层(地球高层大气中带电层,影响无线电通信和天基传感)时,静电低混杂波如何转化为电磁哨声波。白沙分遣队亚轨道飞行器分部高级测试主管杰伊·布鲁尔则称,该任务旨在验证此前仅在实验室条件下测试过的等离子体能量转换理论,未来可能转化为舰队实际能力。布鲁尔说:“归根结底,我们是在证明理论,这些理论将最终为作战人员提供能力。”

报告还披露,威克岛并非任务最初选址。SMART最初计划在弗吉尼亚州沃洛普斯飞行设施由NASA负责发射,但NASA安全分析认为,在该高度引爆锥形装药会使碎片散布范围过大,超出该场地安全控制能力,因此NASA将整个项目转交海军。海军随后将任务移至威克岛——一个由美国空军管理的环礁,位于檀香山以西约3701公里(2300英里)、关岛东北约2414公里(1500英里)处,最近有人居住的岛屿也在约966公里(600英里)外。这种隔离性使其成为安全封闭所需空域和海域的理想地点,而海军此前也一直将此次试验置于公众视野之外。布鲁尔形容该岛“地处偏僻”。

然而,这种隔离也带来了前所未有的后勤挑战。探空火箭发射是分遣队历史最悠久的任务,通常在已有遥测天线、发射控制基础设施和基本公用设施的白沙靶场或苏格兰赫布里底靶场、夏威夷考艾岛太平洋导弹靶场等地点进行。威克岛则一无所有,团队必须携带除发射导轨外几乎所有设备。布鲁尔称,这与分遣队常规操作“根本不同”。

此次试验的公开,正值美国军方加大对太空环境感知和空间对抗能力的投入之际。等离子体物理研究可能对导弹防御、通信和雷达技术有潜在应用,但海军官员强调,目前仍处于理论验证阶段,距离实际部署尚需时日。