9032米！我國科學(xué)家創(chuàng)造浮空艇大氣科學(xué)觀測(cè)世界紀(jì)錄

5月15日凌晨

在海拔4300米的中國科學(xué)院

珠穆朗瑪大氣與環(huán)境綜合觀測(cè)研究站附近

隨著充滿氣的白色巨型氣艇

以平均每分鐘30米的速度緩緩升空

第二次青藏科考“巔峰使命”珠峰科考的

浮空艇觀測(cè)任務(wù)進(jìn)入高潮

此次執(zhí)行觀測(cè)任務(wù)的極目一號(hào)Ⅲ型浮空艇，是我國自主研發(fā)的系留浮空器，長55米，高19米，體積9060立方米。它攜帶科學(xué)觀測(cè)儀器進(jìn)行垂直剖面和駐空觀測(cè)，經(jīng)過4個(gè)多小時(shí)，升到9032米，超過珠峰高度，創(chuàng)造了浮空艇大氣科學(xué)觀測(cè)世界紀(jì)錄。

今天我們來研究一下：

什么是浮空器？

挑戰(zhàn)9000米，有哪些難點(diǎn)？

還有哪些新發(fā)現(xiàn)？

浮空器

極目一號(hào)III型浮空艇由中科院空天院自主研發(fā)，這是繼2019年空天院研制的極目一號(hào)I型浮空艇觀測(cè)高度到達(dá)海拔7003米后，再次刷新第二次青藏科考系留浮空艇駐空科學(xué)觀測(cè)高度世界紀(jì)錄，其技術(shù)難度、駐空高度、攜帶載荷種類在已知的高原型系留浮空器中前所未有。

系留浮空器利用浮升氣體的浮力提供升空動(dòng)力，通過與地面錨泊設(shè)備連接的系纜進(jìn)行升空和駐空飛行，是一種無動(dòng)力飛行器。

為更好地利用新技術(shù)服務(wù)第二次青藏科考，空天院科研人員自主研發(fā)三款系留浮空器：“極目一號(hào)”“極目二號(hào)”和“極目三號(hào)”。三款浮空器體積從小到大，駐空高度由低到高，系統(tǒng)復(fù)雜程度和技術(shù)難度也逐漸遞增。

“極目一號(hào)”是高原體驗(yàn)版，體積2300立方米，是流線型浮空器在青藏高原的首次應(yīng)用，可攜帶科學(xué)探測(cè)儀器進(jìn)行垂直剖面和駐空觀測(cè)，為后續(xù)浮空艇的研制進(jìn)行技術(shù)探索和應(yīng)用積累。

“極目二號(hào)”是科考定制版，為第二次青藏科考量身定做，設(shè)計(jì)駐空高度為海拔7000-7500米，能在藏東南魯朗站，藏中部珠峰站、納木錯(cuò)站，藏西部慕士塔格站等多站點(diǎn)通用。

“極目三號(hào)”則屬于技術(shù)突破型，設(shè)計(jì)駐空高度將超過珠峰高度，平臺(tái)技術(shù)難度、駐空高度、攜帶載荷所取得的可能成果，都將是突破性的。

難點(diǎn)

“這么大的東西升到9000米高度，要應(yīng)對(duì)幾大難點(diǎn)。”中國科學(xué)院空天信息創(chuàng)新研究院黨委書記蔡蓉表示：一是靜電，浮空艇的電子元器件在升空和駐空過程中會(huì)產(chǎn)生大量靜電和一些感應(yīng)電流；二是雷電，浮空艇與地面連著，有雷，肯定沖著它來；三是測(cè)得準(zhǔn)，最難的是要保證測(cè)數(shù)據(jù)測(cè)得準(zhǔn)。

9000米高空的空氣非常稀薄，風(fēng)又大又亂，氣溫最低可達(dá)零下三四十?dāng)z氏度。極目一號(hào)Ⅲ型浮空艇要防止在干燥空氣中可能產(chǎn)生的靜電積累，電子元器件要適應(yīng)低溫低氣壓環(huán)境。還要抵抗每秒20米的大風(fēng)，根據(jù)空氣動(dòng)力學(xué)特性對(duì)艇體有相應(yīng)的針對(duì)性設(shè)計(jì)。

本次系留浮空艇的艇體材料，是一種由我國自主研發(fā)輕質(zhì)低密度高強(qiáng)抗輻射的復(fù)合織物材料，在珠峰地區(qū)嚴(yán)苛的環(huán)境條件下應(yīng)用尚屬首次，具有重大的科學(xué)研究和工程應(yīng)用意義。

此外，海拔9000米高度的復(fù)雜電磁環(huán)境、低溫低氣壓高風(fēng)速的環(huán)境條件的系留浮空艇的艇體、控制系統(tǒng)、能源系統(tǒng)以及錨泊系統(tǒng)的穩(wěn)定性都提出了巨大考驗(yàn)，設(shè)計(jì)人員從技術(shù)角度和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)有力的回答了這些問題，交出了滿意的答卷。

重要意義

本次浮空艇綜合科考觀測(cè)是第二次青藏高原綜合科學(xué)考察研究“巔峰使命”珠峰科考的重要組成部分。科考隊(duì)員利用浮空艇平臺(tái)搭載水汽穩(wěn)定同位素分析儀、黑碳、甲烷、臭氧等多種分析儀器與設(shè)備，到達(dá)海拔9032米的高度，獲得了珠峰地區(qū)大氣水汽傳輸和溫室氣體垂直變化過程關(guān)鍵科學(xué)數(shù)據(jù)，為揭示西風(fēng)傳輸影響下的青藏高原環(huán)境變化提供了重要科學(xué)依據(jù)。

浮空艇在高空采集的科學(xué)數(shù)據(jù)，還將用于研究、追蹤區(qū)域水循環(huán)，監(jiān)測(cè)地面和空中大氣水汽和組分的變化。中科院院士、第二次青藏高原綜合科學(xué)考察研究隊(duì)隊(duì)長姚檀棟表示：

浮空艇觀測(cè)將為揭示“亞洲水塔”水的來源，提供關(guān)鍵科學(xué)數(shù)據(jù)，也為全球變暖背景下青藏高原水—生態(tài)—人類活動(dòng)鏈?zhǔn)阶兓瘧?yīng)對(duì)策略的提出，提供重要科學(xué)依據(jù)。

姚檀棟總結(jié)，本次觀測(cè)是高新技術(shù)和前沿科學(xué)的融合，在科學(xué)觀測(cè)上進(jìn)入了一個(gè)超前的模式，這些成果最后一定能為我們的國家，為人類作出科學(xué)的貢獻(xiàn)，同時(shí)也能為人類社會(huì)發(fā)展和氣候變化全球應(yīng)對(duì)作出貢獻(xiàn)。