Rockoon再现!俄罗斯金星土壤采样及返回任务简介
用气球带火箭临空发射的概念叫Rockoon,就是rocket+balloon,这并不是什么新概念,早在1949年就有人提出过。
早期Rockoon实验照片
Rockoon是一种固体燃料探测火箭,不是在地面立即点燃,而是先被高空科学气球带入高层大气,然后与气球分离,火箭点火。这使得火箭能够达到更高的高度,因为火箭不需要通过大气层底部的空气稠密区(飞行阻力较大),而且由气球本身也提供了一部分势能,所以可以为火箭节省部分燃料,让其飞得更高。
最初的概念是由Cmdr. Lee Lewis, Cmdr. G. Halvorson, S. F. Singer, 和 James A. Van Allen,在1949年3月1日在美国海军的诺顿声音号试验船上发射Aerobee火箭时共同提出的。
根据时代杂志1959年的报道,范.艾伦说服了海岸警卫队,允许其在一艘开往格林兰岛的破冰船上发射Rockoon。第一次气球飞到了70000英尺高度,但是下面挂的火箭没有点火成功;第二次依然如此。理论上,平流层的极低温度会影响火箭点火,于是范.艾伦在第三次的气球吊舱内增加了加热措施,火箭点火成功了。
范.艾伦手持Loki探空火箭 Credit: JPL
美国海军研究办公室在Loki火箭的一些发射中使用了Rockoon方式,在发射前将Loki放在氦气球带上高空,用于高空大气研究。Loki的第一次Rockoon发射是在1955年7月1日,从格陵兰海岸附近的船上发射。
在1955年7月到10月期间,爱荷华大学研究小组在宇宙射线研究中从格陵兰海岸的船上成功地发射了Loki I和Deacon火箭(使用Rockoon的方式)。陆军军械公司提供了JPL开发的Loki火箭,美国海军研究办公室(ONR)赞助了这个项目。
1957年9月,作为美国国际地球物理年贡献的一部分,美国海军的破冰船U.S.S发射了36颗Rockoon(气球发射的火箭)。这是由爱荷华大学的James A.Van Allen和Lawrence J. Cahill领导的科学计划的一部分,大西洋、太平洋和南极地区的冰川覆盖范围从南纬75度到南纬72度,这是南极地区第一个已知的高空火箭探测。所以1957年应该看作是Rockoon概念发展最鼎盛的时期。
Rockoon的概念在上世纪50年代得到了充分的实践,达到了它的设计目的,当然基于当时的一个重要背景,用于科学研究的固体燃料探空火箭飞行的高度并不高,而使用了气球搭载之后确实能够明显提高探空火箭的飞行高度。
当然随着火箭技术的发展,从地面直接起飞的探空火箭的飞行高度也可以高达500-800km,这对于大气科学研究来说已经足够了,所以Rockoon的概念在后来似乎被淘汰了。这次俄罗斯的金星土壤采样计划重提rockoon概念,确实有些出人意料。