人們常常仰望夜空，等待流星劃過(guò)那一刻的驚喜與浪漫，但這份美好總是轉(zhuǎn)瞬即逝，如果有一天人們能夠讓這份璀璨，通過(guò)“人造流星雨”方式，在指定時(shí)間和地點(diǎn)點(diǎn)亮蒼穹，會(huì)是一種怎樣的體驗(yàn)？這看似天馬行空的“幻想”，如今被西安電子科技大學(xué)科研團(tuán)隊(duì)變成了活生生的“現(xiàn)實(shí)”。

2025年的8月12日22時(shí)30分，一枚特別的“信使號(hào)流星雨”試驗(yàn)火箭帶著低沉的轟鳴騰空而起。經(jīng)過(guò)數(shù)十秒的短暫征程后沖出大氣，在沙漠上空迸發(fā)出60簇?zé)肓夜鈭F(tuán)，如綻放的火樹(shù)銀花。在數(shù)千名游客的見(jiàn)證下，這場(chǎng)國(guó)內(nèi)首次的“人造流星雨”試驗(yàn)取得了圓滿成功，成功驗(yàn)證了人工天象的技術(shù)路線與實(shí)施能力、完成了多學(xué)科的科學(xué)觀測(cè)任務(wù)。而這片絢爛璀璨光芒的制造者，就是西安電子科技大學(xué)空間科學(xué)與技術(shù)學(xué)院教授謝楷和他帶領(lǐng)的“空天電子技術(shù)”團(tuán)隊(duì)。

說(shuō)到這種制造“奇思妙想”的作用，謝楷說(shuō)：“從科學(xué)角度來(lái)看，人造流星的成功發(fā)射，不僅給天空注入‘美麗’，更意味著人類擁有了向空間中主動(dòng)注入物質(zhì)的科學(xué)手段。例如，可以向特定區(qū)域發(fā)射人造流星群，實(shí)施電離層的人為擾動(dòng)與干預(yù)；或者在人造流星的燃燒過(guò)程中注入特定稀有示蹤離子，可用于研究高層大氣的科學(xué)奧秘。流星產(chǎn)生的電離尾跡具備電磁波反射特性，‘流星余跡通信’技術(shù)可應(yīng)用于應(yīng)急通信等特殊場(chǎng)景等（60年前老一代西電人，已經(jīng)對(duì)這一領(lǐng)域的研究，并在相關(guān)領(lǐng)域取得成功），這些好比將特殊顏色的墨水滴在水池里，再通過(guò)觀察墨水在水池中如何擴(kuò)散，從而知曉其中的流動(dòng)演化是何形態(tài)?！?/p>

科研團(tuán)隊(duì)專家介紹，從物理學(xué)角度來(lái)看，自然流星的生成機(jī)理是微小天體以極高速度進(jìn)入大氣層，在摩擦作用下發(fā)生燃燒并發(fā)光。人造流星的實(shí)現(xiàn)需要模仿自然流星兩個(gè)關(guān)鍵特征：一是達(dá)到與自然流星相當(dāng)?shù)某跏妓俣?，以目前技術(shù)而言，僅能通過(guò)火箭推進(jìn)方式接近這樣的速度要求；二是通過(guò)高溫化學(xué)反應(yīng)模擬流星的數(shù)千攝氏度高溫燃燒過(guò)程，需要借助某些特殊的高能、高溫化學(xué)反應(yīng)。

人造流星雨試驗(yàn)遠(yuǎn)非將燃燒物發(fā)射上天那么簡(jiǎn)單，它需要攻克高速投放、氣動(dòng)穩(wěn)定、熱焰防護(hù)等一系列技術(shù)瓶頸，更面臨著安全性要求與技術(shù)實(shí)現(xiàn)的雙重挑戰(zhàn)。尤其在申請(qǐng)發(fā)射許可階段，安全性問(wèn)題曾一度成為難以逾越的障礙。

傳統(tǒng)方法需借助一類稱為“火工品”的引爆裝置來(lái)引燃特殊化學(xué)物質(zhì)，這類物質(zhì)雖能量高、激發(fā)難，但在未觸發(fā)時(shí)相對(duì)穩(wěn)定。然而，我國(guó)將“火工品”列為一類易爆危險(xiǎn)品實(shí)施嚴(yán)格管制。若一枚火箭攜帶60枚此類裝置，一旦發(fā)射失敗，哪怕只有一枚未被引燃并隨殘骸墜入沙漠，都可能構(gòu)成嚴(yán)重安全隱患。考慮到試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)常有科研團(tuán)隊(duì)及數(shù)千名公眾參與觀測(cè)活動(dòng)，實(shí)現(xiàn)“萬(wàn)無(wú)一失”的安全保障幾乎是不可能的任務(wù)。除此之外，多顆流星簇同時(shí)發(fā)射也面臨極大技術(shù)困難，傳統(tǒng)火工品方案要實(shí)現(xiàn)30枚流星簇同時(shí)點(diǎn)火，所需電流高達(dá)三百安培，遠(yuǎn)超箭上電池負(fù)荷能力五倍。

面對(duì)這些難題，研究團(tuán)隊(duì)基于多年等離子體技術(shù)積累，提出了一種全新的點(diǎn)火激發(fā)機(jī)制：利用特定頻率的強(qiáng)電場(chǎng)，與含能材料中的高價(jià)氧化學(xué)鍵發(fā)生共振，從而直接切斷化學(xué)鍵、觸發(fā)燃燒。

謝楷形象地詮釋這項(xiàng)突破：將“點(diǎn)火”變?yōu)椤鞍l(fā)火”。這一字之差，正體現(xiàn)了原理的根本創(chuàng)新——使反應(yīng)直接從物質(zhì)內(nèi)部激發(fā)，實(shí)現(xiàn)了含能材料的“冷態(tài)”發(fā)火和真空可靠激發(fā)，并將電能消耗降至傳統(tǒng)方式的1/50至1/100。

這項(xiàng)技術(shù)創(chuàng)新一舉突破了兩大瓶頸：即將多點(diǎn)同時(shí)點(diǎn)火電流需求大幅降低，實(shí)現(xiàn)了數(shù)十枚流星簇的同步發(fā)射；更徹底擺脫了對(duì)火工品的依賴，從根本上保障了整個(gè)系統(tǒng)的安全性，最終助力流星雨試驗(yàn)順利通過(guò)靶場(chǎng)安全評(píng)審，成功獲得發(fā)射許可。

2025年8月12日晚，一年一度的英仙座流星雨迎來(lái)極大值。為了在大漠腹地呈現(xiàn)“人工流星雨”與自然流星同框的景象，由西電科大空間科學(xué)與技術(shù)學(xué)院周峰院長(zhǎng)和朱偉書記親自帶隊(duì)，研發(fā)團(tuán)隊(duì)師生及“航天筑夢(mèng)之旅”本科生暑期實(shí)踐隊(duì)組成的15人試驗(yàn)隊(duì)，全程參與了發(fā)射過(guò)程。

8月11日至12日，在專業(yè)沙漠向?qū)У膸ьI(lǐng)下，實(shí)踐隊(duì)員深入沙漠腹地開(kāi)展實(shí)地勘察?；谧孕杏?jì)算的觀測(cè)點(diǎn)坐標(biāo)，團(tuán)隊(duì)在一片大型沙丘頂部找到了具備360度開(kāi)闊視野的理想觀測(cè)點(diǎn)位，并協(xié)助搭建起臨時(shí)觀測(cè)站。

基于8月10日最終確定的發(fā)射空域與火箭軌道參數(shù)，暑期實(shí)踐隊(duì)當(dāng)日即完成了觀測(cè)方案的詳細(xì)設(shè)計(jì)，通過(guò)分析航跡動(dòng)力學(xué)參數(shù)和地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)，推演出了發(fā)射當(dāng)晚人造流星雨與英仙座流星群同步出現(xiàn)概率最大的區(qū)域，并計(jì)算出了最優(yōu)觀測(cè)坐標(biāo)與相機(jī)方位角。

8月12日22時(shí)30分，搭載60顆人造流星的火箭準(zhǔn)時(shí)發(fā)射升空。耀眼的尾焰與震耳欲聾的轟鳴劃破夜空，位于發(fā)射區(qū)2公里外的隊(duì)員們清晰感受到?jīng)_擊波的強(qiáng)烈震撼。

隨著火箭順利升空，60顆流星分三批次在預(yù)定高度依次綻放。守候在沙漠落點(diǎn)區(qū)的觀測(cè)團(tuán)隊(duì)成功記錄下30枚流星簇同時(shí)綻放的壯觀畫面，圓滿獲取了人工流星與自然流星同框的觀測(cè)結(jié)果，驗(yàn)證了此次人工流星相比自然流星具有明顯光譜特征差異的任務(wù)目標(biāo)。（圖片：西安電子科技大學(xué)提供）

記者 張彥剛 通訊員 劉思琦 樊鵬