「極目一號」浮空艇征服珠峰 9千米高空觀測有何作用?

編輯︰言嘉庸

  「極目一號」III型浮空艇是中國自主研發的繫留浮空器,搭載了多種科學觀測儀器,主要用於觀測地球科學中水汽、溫室氣體等變化特點。

  2022年5月15日,「極目一號」III型浮空艇升空達到海拔9,032米,超過了世界上最高山峰——珠穆朗瑪峰8,848.86米的高度,創造了浮空艇大氣科學觀測世界紀錄。究竟甚麼是浮空艇?浮空艇可以發揮哪些作用?又為甚麼要在珠峰「放飛」?

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2022年5月15日,珠穆朗瑪峰和洛子峰前的浮空艇。(圖片來源:中科院空天信息創新研究院網站)

「巔峰使命」珠峰科考 「極目一號」創高空觀測紀錄

  「極目一號」浮空艇首次升空是在2019年1月22日, 40多名科考隊員組成的「藏東南水汽傳輸科考隊」將「極目一號」升空2,819米,抵達海拔6,204米,這是世界上首次利用浮空艇在如此高的海拔來測量高空水汽。

  第二次升空是在首次升空的4個月後,2019年5月23日,「極目一號」浮空艇在海拔4,730米的西藏納木錯湖畔,成功創造了升空到海拔7,003米高空科學觀測的世界紀錄。

  及至2022年4月,「巔峰使命」珠峰科考全面啟動,「極目一號」Ⅲ型浮空艇首次亮相,5月15日它在海拔4,270米的中科院珠峰站附近發放場地升空,升空高度達到4,762米,最終創造了海拔9,032米的大氣科學觀測世界紀錄。

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2022年5月15日凌晨,「極目一號」III型浮空艇以平均每分鐘30米的速度緩緩升空。(圖片來源:央視)

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「極目一號」 升空飛行如「放風箏」

  「極目一號」是中國科學院空天信息研究院自主研發的繫留浮空器,也可通俗比喻為「飄浮在空氣中的一艘大型『艦艇』或一個大氣球」,它全身雪白,由復合織物材料組成,能防曬、抗老化和抵禦雨雪風沙侵襲。

  「極目一號」III型浮空艇體積約為9,060立方米、長55米、高19米,總重量約2.625噸,如鯨魚一樣擁有流線型的身姿,利用仿生學設計理念,可以在高空中維持艇體的高穩定性。

  浮空艇又是如何升空的?原來,浮空艇內充滿了氦氣等多種氣體,依託浮升氣體的浮力獲得升空動力。地面的錨泊車重90噸,升空和駐空飛行時由一條黑色的牽引繩控制,就好像「放風箏」一樣。

  研製輕質高強度的復合繫留纜繩技術是難點。據浮空器中心高級工程師黃宛寧介紹,主繫纜是牽引浮空艇艇體運動的重要部件。如這次浮空艇升空到海拔9,000米的高度,那麼主繫纜的長度要超過4,700多米,而其中每米繫纜的重量累加後將是一個龐大的數字,甚至會成為拖着浮空艇升空的「累贅」。既要保証抗拉強度,又必須留有足夠的安全餘量,「高度」和「重量」之間需要找到平衡。

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2022年5月14日,「極目一號」浮空艇在發放場地準備升空。浮空艇下方搭載有控制艙、能源艙、載荷艙3個艙,載荷艙的觀測儀器作用是同步記錄從地表到9,000米高空的大氣組分數據和水汽傳輸過程。(圖片來源:中科院空天信息創新研究院網站)

「極目一號」在珠峰「放飛」 青藏高原氣候變化受關注

  據悉,浮空艇搭載了水汽穩定同位素分析儀、黑碳、甲烷、臭氧等多種分析儀器與設備,能獲得珠峰地區大氣水汽傳輸和溫室氣體垂直變化過程關鍵科學數據。

  「極目一號」III型浮空艇升至9,032米高空,其技術難度、駐空高度、攜帶載荷種類在已知的高原型繫留浮空艇中前所未有。這也是世界上首次在珠峰地區並超越珠峰高度的試驗,獲得海拔9,000米高空的大氣組分變化科學數據,可以研究、追蹤區域水循環,對研究西風如何影響青藏高原環境變化有重要作用。

  選擇用浮空艇觀測,是因為浮空艇對環境的破壞最小,不會改變周邊的風場和環境參數。至於為甚麼要讓浮空艇在珠峰「放飛」,這是因為青藏高原的氣候環境變化影響世界其他地區,可謂「牽一發而動全身」。

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對廣袤、高海拔、複雜多變的第三極地區來說,浮空艇像在高空觀測第三極環境變化的眼睛,將帶來第三個維度的科學觀測數據。圖為珠穆朗瑪峰。(圖片來源:視覺中國)

  黃宛寧指出,浮空艇升空後,可以去掉地表輻射的影響,展開原位測量,提供最真實的、準確的數據,這對解析溫室氣體來源、分析霧霾成因以及應急通信等科學問題有重大意義。

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