夜幕下的西藏魯朗地區(qū)，寒氣襲人。海拔3000多米的試驗(yàn)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(yàn)任務(wù)順利收尾，累計完成40次升空飛行驗(yàn)證。

　　浮空艇持續(xù)迭代：打造空中移動試驗(yàn)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(tuán)隊負(fù)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(yàn)。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(jìn)行多載荷協(xié)同觀測。

　　“極目一號”浮空艇大氣觀測試驗(yàn)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(shí)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(qiáng)風(fēng)、低氣壓等多重極端環(huán)境。為此，團(tuán)隊度過了漫長而艱辛的8年。

　　2017年，團(tuán)隊第一次帶著初代浮空艇扎進(jìn)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(tuán)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(dá)60余件。“這不僅有利于實(shí)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(shí)基礎(chǔ)。”張?zhí)┤A說。

　　精準(zhǔn)捕捉關(guān)鍵數(shù)據(jù)：為“亞洲水塔”研究提供堅實(shí)支撐

　　青藏高原被譽(yù)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(zhǔn)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(yàn)，“極目一號”最高升空至海拔5900米高度，精準(zhǔn)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(shí)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(yàn)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(jì)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(yùn)輸與軍事觀測。然而，體積龐大、行動緩慢等缺陷，尤其是飛機(jī)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(yùn)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?yàn)槠h(yuǎn)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(dú)特優(yōu)勢。”張?zhí)┤A說，近年來團(tuán)隊為“極目一號”規(guī)劃了不少新任務(wù)。

　　2021年起，浮空艇團(tuán)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(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)監(jiān)測；在海洋監(jiān)測與通信領(lǐng)域，團(tuán)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(yuǎn)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(yàn)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。”張?zhí)┤A說。