極目一號極目遠眺

黃宛寧

如何放飛科研氣球

浮空艇是以空氣浮力作為升力或主要升力的一類飛行器，以填充輕于空氣的氣體（氦氣、氫氣或熱空氣）來產生浮力。

根據是否有動力，浮空飛行器分為氣球和飛艇兩大類：無動力的歸為氣球，有動力的稱之為飛艇。極目一號浮空艇便是一種氣球，因為是無動力的，它還有個專業的名字叫系留氣球?！跋盗簟倍直砻魉煌谧杂娠h飛的氣球，而是依靠一根系纜固定于空中某處。

系留氣球有兩個狀態：系留狀態和錨泊狀態。系留狀態可以看作它的工作狀態，氣球被主系纜拽著，停留在需要的高度，這個時候氣球上的儀器設備就可以開始工作了。而錨泊狀態可以視為待機狀態，將系留氣球收回到錨泊平臺上，由頭部的鼻錐和兩側的系索3 點共同約束，此時氣球上的科學儀器會關機，僅留有球體壓力控制的設備正常工作。

系攬在手 功能全有

系留氣球工作的時候，一般要升空至一定高度并停留下來，這時候系纜就起到了關鍵作用。通過收放系纜，科研人員可以設置系留氣球停留的高度;通過系纜內部的電纜供電，氣球上的設備可以獲得源源不斷的電力，從而長時間駐空工作;根據需要，系纜內部也可以設計光纖，用來傳輸高速數據;最重要的是，系纜還時刻承受著氣球浮力產生的拉力，約束氣球不被風吹走，所以系纜內部還有承力層芳綸纖維（一種新型高強度合成纖維），保證系纜足夠結實。除此之外，系纜內部還有一層屏蔽層，可以將球體上的靜電傳遞到地面接地點進行釋放，避免對電子設備產生干擾。

極目一號的大肚量

由于極目一號的外形跟鯨有幾分相似，有人給它起了個萌萌的外號——“大白鯨”。科學觀測的儀器和設備就安裝在“大白鯨”的肚子里。為了保證安全，系留氣球在工作時必須維持一定的壓力，這是為什么呢？一方面是因為，在充氣的條件下，氣球的球體才能維持一定的剛度，抵抗較大的風力;另一方面，也只有在有足夠壓力的情況下，極目一號的腹部才能承受足夠的拉力，掛載儀器和設備。

因此，會有一個壓力控制系統讓“大白鯨”的腹部壓力始終維持在一個安全的范圍內：不能太高，過高會超過球體材料的強度極限，有破裂的風險;也不能太低。

系留氣球處于不同高度的時候，所處環境的大氣壓是不一樣的，高度越高，空氣越稀薄，大氣壓越低，所以在氣球升降的過程中，壓力控制系統必須主動調節球體的壓力，秘訣就在“大白鯨”腹部的一個獨立的氣囊里。那就是副氣囊（充氦氣的氣囊叫主氣囊），里面充滿了空氣，科研人員靠調節副氣囊里面的空氣量來控制系留氣球的壓力。

在科考工作中，極目一號III 型浮空艇獲得了珠峰地區大氣水汽傳輸和溫室氣體垂直變化過程的關鍵數據，為揭示西風傳輸影響下的青藏高原環境變化提供了重要依據，為研究該地區的水循環和碳循環過程提供新的認識，填補了中國乃至世界上青藏高原科學考察、高海拔區域科考的空白。有助于揭示氣候變暖背景下青藏高原對全球氣候的影響，并在此基礎上提出珠峰自然保護創新科學方案，為全球生態文明建設提供中國智慧。