美國海軍近日披露了一項此前鮮為人知的太空試驗細節:今年2月12日,海軍“白沙分遣隊”從太平洋中部的威克島發射了其有史以來最大的探空火箭“鶚IV”,在約539公里(335英里)高空引爆特殊裝藥,汽化金屬鋇形成人工等離子體雲,以研究等離子體能量轉換過程。該任務名為“火箭釋放湍流空間測量”(SMART),由海軍研究實驗室(NRL)管理,相關細節由海軍水面作戰中心波特韋尼米分部在近期報告中公佈。
探空火箭是一種攜帶科學儀器飛至高空後返回、不進入軌道的科研火箭。此次發射是“白沙分遣隊”首次飛行四級探空火箭,也是其最具挑戰性的遠征任務之一。該分遣隊通常駐紮在新墨西哥州的白沙導彈靶場,此次從威克島執行任務,從1月初到2月底,8名隊員在島上耗時約七週,從零開始搭建發射設施,最終共有42人參與,包括來自海軍研究實驗室、海軍水面作戰中心印第安頭分部、NASA戈達德太空飛行中心、兩所大學研究團隊及多家承包商的科學家和人員。
“鶚IV”火箭由“塔爾奧斯”、“特里爾”、“鶚”和“尼卡”四台發動機串聯而成,攜帶兩個科學載荷。到達目標高度後,火箭引爆一種定向炸藥(錐形裝藥),汽化數磅金屬鋇,形成人工等離子體場(即帶電粒子云),同時另一載荷部署儀器測量該等離子體場產生的電磁效應。
海軍官員解釋了此次試驗的科學目的。SMART項目經理兼實驗負責人、海軍研究實驗室海軍空間技術中心動力學與控制系統分部主管克里斯托弗·內特沃爾表示,試驗旨在驗證一種物理理論:當高速金屬蒸氣釋放發生在電離層(地球高層大氣中帶電層,影響無線電通信和天基傳感)時,靜電低混雜波如何轉化為電磁哨聲波。白沙分遣隊亞軌道飛行器分部高級測試主管傑伊·布魯爾則稱,該任務旨在驗證此前僅在實驗室條件下測試過的等離子體能量轉換理論,未來可能轉化為艦隊實際能力。布魯爾說:“歸根結底,我們是在證明理論,這些理論將最終為作戰人員提供能力。”
報告還披露,威克島並非任務最初選址。SMART最初計劃在弗吉尼亞州沃洛普斯飛行設施由NASA負責發射,但NASA安全分析認為,在該高度引爆錐形裝藥會使碎片散佈範圍過大,超出該場地安全控制能力,因此NASA將整個項目轉交海軍。海軍隨後將任務移至威克島——一個由美國空軍管理的環礁,位於檀香山以西約3701公里(2300英里)、關島東北約2414公里(1500英里)處,最近有人居住的島嶼也在約966公里(600英里)外。這種隔離性使其成為安全封閉所需空域和海域的理想地點,而海軍此前也一直將此次試驗置於公眾視野之外。布魯爾形容該島“地處偏僻”。
然而,這種隔離也帶來了前所未有的後勤挑戰。探空火箭發射是分遣隊歷史最悠久的任務,通常在已有遙測天線、發射控制基礎設施和基本公用設施的白沙靶場或蘇格蘭赫布里底靶場、夏威夷考艾島太平洋導彈靶場等地點進行。威克島則一無所有,團隊必須攜帶除發射導軌外幾乎所有設備。布魯爾稱,這與分遣隊常規操作“根本不同”。
此次試驗的公開,正值美國軍方加大對太空環境感知和空間對抗能力的投入之際。等離子體物理研究可能對導彈防禦、通信和雷達技術有潛在應用,但海軍官員強調,目前仍處於理論驗證階段,距離實際部署尚需時日。