近日，西藏魯朗的高空之上，一艘通體潔白的“巨艇”舒展身姿——我國自主研發(fā)的“極目一號”浮空艇成功升空至海拔5500米，搭載著3大類16型、總重約200公斤的科學(xué)載荷，通過多載荷協(xié)同觀測，實現(xiàn)了浮空艇從單點采樣到立體監(jiān)測的技術(shù)跨越。

　　 這是第二次青藏高原綜合科學(xué)考察研究的又一重大突破，所獲的大氣組分、污染物分布、云三維微物理參數(shù)等關(guān)鍵數(shù)據(jù)，將為青藏高原研究提供核心數(shù)據(jù)支撐，助力深度解析高原氣候環(huán)境變化規(guī)律，為“亞洲水塔”及全球氣候變化敏感區(qū)的動態(tài)監(jiān)測與可持續(xù)發(fā)展奠定基礎(chǔ)，為揭示高原生態(tài)系統(tǒng)奧秘提供全新視角。

　　 “極目一號”浮空艇大氣觀測試驗現(xiàn)場

從浮空艇下視觀測云頂部

　　 從可可西里“破冰”到魯朗“飛躍”

　　 “極目一號”的背后，是團(tuán)隊近十年深耕高原的技術(shù)沉淀。時間回溯至2017年，空天院浮空艇團(tuán)隊首次挺進(jìn)可可西里腹地，在海拔4700米的無人區(qū)開啟“云端之約”。

　　 面對零下30℃的極寒、每秒25米的強風(fēng)以及海拔4700米的低氣壓環(huán)境，初代浮空艇裝備出現(xiàn)了充氣速度慢、艇體泄露率較大、設(shè)備低溫性能下降等問題。針對這些在高原出現(xiàn)的狀況，團(tuán)隊以應(yīng)用為導(dǎo)向，長期攻堅克難，持續(xù)對浮空艇艇體、控制、能源、結(jié)構(gòu)等系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行迭代優(yōu)化，構(gòu)建了自主可控的技術(shù)體系。

　　 如在電磁與溫壓適配方面，團(tuán)隊針對高原復(fù)雜電磁環(huán)境，優(yōu)化供配電系統(tǒng)設(shè)計，通過增加電氣間隙提升擊穿電壓，解決高海拔空氣稀薄導(dǎo)致的絕緣性能下降問題；同時加裝大氣壓、溫度實時監(jiān)測模塊及艙內(nèi)主動溫控裝置，確保設(shè)備能在高空低溫低壓環(huán)境下穩(wěn)定運行。

　　 又如，歷時3年實現(xiàn)充氣效率與安全雙升級。團(tuán)隊研發(fā)了“硬式充氣口”專利技術(shù)，采用特殊結(jié)構(gòu)設(shè)計與緩沖材料，既降低高壓氦氣充氣時的噪音、避免操作人員聽力損傷，又緩解艇體材料振動，實現(xiàn)充氣口附近“無人值守”。同時，搭配“快速充氣減壓裝置”對高壓氣體進(jìn)行減壓、增速，將氦氣充氣速度提高兩倍以上，充氣時間縮短一半，極大縮短充氣時間，多次試驗驗證效果顯著。

操作人員正在安裝充氣口

　　 據(jù)不完全統(tǒng)計，近5年來，團(tuán)隊圍繞浮空艇申請專利60余件，既為浮空艇在升空高度突破、載荷集成效率、數(shù)據(jù)獲取精度等方面實現(xiàn)持續(xù)迭代創(chuàng)新提供了核心知識產(chǎn)權(quán)支撐，也為空天領(lǐng)域相關(guān)技術(shù)的創(chuàng)新突破奠定了堅實基礎(chǔ)。

　　 從草原到遠(yuǎn)海的“空中多面手”

　　 浮空器是一種利用內(nèi)部充填密度低于空氣的氣體（通常為氦氣）而產(chǎn)生浮力的航空器，其出現(xiàn)時間早于飛機，是一種古老的航天器。作為浮空器的重要類別，浮空艇（又名系留氣球）憑借其駐空時間長、覆蓋范圍廣、部署靈活、載重能力強以及操控成本低等顯著優(yōu)勢，在很多應(yīng)用場景中具備其他航空器不可比擬的競爭力。因此，它成為構(gòu)建“空天地”一體化觀測體系的核心平臺。“極目一號”浮空艇成為體現(xiàn)我國浮空觀測領(lǐng)域自主創(chuàng)新水平的標(biāo)桿產(chǎn)品。

　　 歷時數(shù)十年深耕，空天院浮空艇產(chǎn)品已實現(xiàn)了從早期單一型號試驗的突破，逐步構(gòu)建起覆蓋“小型—中型—大型—超大型”的全規(guī)格產(chǎn)品矩陣，形成了極具競爭力的系列化產(chǎn)品譜系。

　　 空天院研究員蔡榕表示：“浮空器也是臨近空間開發(fā)的核心平臺，其技術(shù)突破將直接推動相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈升級。空天院在該領(lǐng)域已構(gòu)建完整自主知識產(chǎn)權(quán)體系，多項關(guān)鍵指標(biāo)達(dá)國際領(lǐng)先水平?！彼岬?，目前空天院形成的全規(guī)格浮空艇產(chǎn)品譜系，已在科學(xué)觀測、應(yīng)急通信、草原生態(tài)、海洋中繼通信、對地觀測及安全防控等場景成功應(yīng)用，深度賦能生態(tài)、應(yīng)急、通信、科研等關(guān)鍵領(lǐng)域，成為服務(wù)國計民生的重要技術(shù)支撐。

　　 “浮空艇不僅是科學(xué)考察的‘利器’，更是服務(wù)國計民生的‘幫手’?！辈涕疟硎?，目前該團(tuán)隊的浮空艇產(chǎn)品已在10余個領(lǐng)域落地應(yīng)用，“隨著技術(shù)持續(xù)升級，它還將在智慧海洋、應(yīng)急救援、生態(tài)保護(hù)等更多場景發(fā)揮作用?！?/p>