新華社
夜幕下的西藏魯朗地區(qū)，寒氣襲人。海拔3000多米的試驗場上，一只巨大的白色氣球向著深邃夜空緩緩升起。
這只大氣球?qū)嶋H是一艘浮空艇，名為“極目一號”，由中國科學(xué)院空天信息創(chuàng)新研究院牽頭研制，用于青藏高原大氣觀測。截至記者發(fā)稿時，為期一個多月的試驗任務(wù)順利收尾，累計完成40次升空飛行驗證。
浮空艇持續(xù)迭代：打造空中移動試驗室
浮空艇，也叫系留氣球，利用氦氣產(chǎn)生浮力升空，通過纜繩與地面錨泊車連接，既能穩(wěn)定駐空又能靈活調(diào)整高度。
中國科學(xué)院空天信息創(chuàng)新研究院正高級工程師、浮空艇團隊負責(zé)人張?zhí)┤A介紹，“極目一號”專門用于開展空中科學(xué)試驗。艇身中后部的載荷艙搭載了3大類共16型、總重約200公斤的科學(xué)儀器，進行多載荷協(xié)同觀測。
“極目一號”浮空艇大氣觀測試驗現(xiàn)場。中國科學(xué)院空天信息創(chuàng)新研究院供圖
“極目一號”實現(xiàn)了大部分技術(shù)的國產(chǎn)化，可以應(yīng)對青藏高原極寒、強風(fēng)、低氣壓等多重極端環(huán)境。為此，團隊度過了漫長而艱辛的8年。
2017年，團隊第一次帶著初代浮空艇扎進可可西里腹地時，就遇到了充氣速度慢、艇體泄漏率較大、充氣噪聲損傷操作人員聽力等問題。團隊歷時3年攻關(guān)研發(fā)出快速充氣專利技術(shù)，又突破國外技術(shù)壁壘，研制出艇體復(fù)合型新材料。迭代升級后的浮空艇，不僅能扛住高原的雨雪風(fēng)沙，還把氦氣泄漏率大幅壓低，復(fù)用次數(shù)也大幅提升。
近5年來，圍繞浮空艇申請的專利達60余件?！斑@不僅有利于實現(xiàn)技術(shù)的自主可控，也為浮空器領(lǐng)域相關(guān)技術(shù)的創(chuàng)新突破奠定了堅實基礎(chǔ)?！睆?zhí)┤A說。
精準捕捉關(guān)鍵數(shù)據(jù)：為“亞洲水塔”研究提供堅實支撐
青藏高原被譽為“亞洲水塔”，是長江、黃河、瀾滄江等眾多大河的發(fā)源地，每年向下游提供的淡水能滋養(yǎng)20億人的生活。
自2017年第二次青藏科考啟動以來，科學(xué)家一直致力于研究“亞洲水塔”。這些水究竟從哪里來、有多少、去哪里？人類活動會不會打亂它的生態(tài)平衡？
近年來研究表明，青藏高原冰川上的一滴水，都可能通過大氣環(huán)流擾動赤道附近的洋流。青藏高原的冰川自2005年起加速消融，近5年趨勢尤為明顯。
“極目一號”的高原行動，就是為了精準量化青藏高原水汽的時空分布與來源，摸清它的動態(tài)變化規(guī)律。近年來，它已在魯朗、納木錯、珠峰、雙湖、可可西里等區(qū)域開展了系統(tǒng)的水汽觀測和大氣綜合觀測。
這次試驗，“極目一號”最高升空至海拔5900米高度，精準捕捉到大氣組分、污染物分布、云三維微物理參數(shù)等關(guān)鍵數(shù)據(jù)。科學(xué)家們將用這些數(shù)據(jù)搭建全球尺度的大氣傳輸模型，為“亞洲水塔”研究提供堅實支撐。
操作人員正在安裝充氣口。中國科學(xué)院空天信息創(chuàng)新研究院供圖
更開放的空中試驗平臺：歡迎更多科學(xué)儀器“搭便車”
浮空艇并非新鮮事物。早在18世紀末，法國就利用浮空艇開展空中觀測任務(wù)。第一次世界大戰(zhàn)中，德國曾制作了大批齊柏林飛艇用于跨洋運輸與軍事觀測。然而，體積龐大、行動緩慢等缺陷，尤其是飛機等新型飛行器的出現(xiàn)，大大壓縮了“氣球”的用武之地。
如今，隨著新材料、導(dǎo)航系統(tǒng)與人工智能等新技術(shù)的運用，浮空艇開始拓展應(yīng)用領(lǐng)域：谷歌等公司曾探索利用超壓氣球為偏遠地區(qū)提供互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)；我國科學(xué)家利用浮空艇開展氣象觀測服務(wù)……
“浮空艇利用浮升氣體升空和駐空，不需要額外動力，沒有污染，可以在任意高度停留，具備其他航空器沒有的獨特優(yōu)勢。”張?zhí)┤A說，近年來團隊為“極目一號”規(guī)劃了不少新任務(wù)。
2021年起，浮空艇團隊在呼倫貝爾草原開展放牧觀測，對草場長勢、退化區(qū)域、牲畜數(shù)量和分布實現(xiàn)精準監(jiān)測；在海洋監(jiān)測與通信領(lǐng)域，團隊成功研制了船基浮空艇裝備，搭載的專用通信基站可有效解決遠海區(qū)域通信覆蓋不足的難題。
“要把‘極目一號’打造成更開放的空中試驗平臺，歡迎更多科學(xué)儀器來‘搭便車’，更好助力科學(xué)研究、服務(wù)國計民生?！睆?zhí)┤A說。
責(zé)編：
審核：楊凱
責(zé)編：楊凱