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原标题:热气球供应商为新型科研飞行打开市场

浏览次数:66 时间:2019-10-12

热气球供应商为新型科研飞行打开市场

近日,美国世界观察公司表示,2018年每月将进行4次高空气球飞行。该公司称,商业气球飞行具有打开新型科学研究的潜力,将把原来稀少的科学气球变为常规研究手段。

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对此,中科院光电研究院气球飞行器研究中心主任姜鲁华在接受《中国科学报》记者采访时表示,高空气球是在平流层开展科学探测的一种重要手段,但他并不看好其商业前景。

美国世界观察公司的气球带着载荷悬浮在亚利桑那州20多公里的地方。 图片来源: World View

高空气球技术研究和应用在我国正步入上升期。在中国科学院日前部署的临近空间先导专项中,高空气球将作为一种重要的观测手段。同时,高空气球极地科考还将向南极进军。

私人公司在2018年把科学实验带到了高空,其方法是通过高海拔热气球。

重要的科学探测平台

数十年来,美国宇航局和法国国家太空研究中心等机构已经把气球载荷实验搬到比飞机高、但比卫星轨道低的高空。现在,包括亚利桑那州图森市的世界观察公司等正在把载荷以低廉的价格迅速地送到同温层——距离地面16至30公里的地方。

临近空间指介于平流层底部和太空之间,距地面20~100公里的空域,包括大部分平流层、全部中间层和部分电离层,近十几年来成为发达国家竞相开发应用的热门区域。但在探测手段上,飞机无法在此高度长时间停留,卫星遥感探测也是望梅止渴。

世界观察公司共同创始人之一、科罗拉多州布罗德西南研究院行星科学家Alan Stern说,商业气球飞行具有打开新型科学研究的潜力,如低成本监测自然灾害,或者测验如何通过研究地球地质学探索金星。“我们在把原来稀少的科学气球变为常规性研究。”Stern说。

“目前除了高空气球,没有其他飞行器可以长时间滞留临近空间开展科学探测和研究。”姜鲁华说。

气球可以占据飞机和卫星之间的最佳位置。飞机可以详细地观察较小范围的土地,卫星可以跨越全球但提供的图片分辨图却较低。“我们需要来自热气球的观察,因为它们非常强大。”马里兰州约翰斯:霍普金斯大学应用物理学实验室行星科学家Karl Hibbitts在去年年底于科罗拉多州布鲁姆菲尔德举行的下一代亚轨道研究人员大会分会场上说。

高空气球的历史已有200年,在现代又称高空科学气球,是指在平流层自由飞行的无动力浮空器。高空气球可以在临近空间飞行和开展科学与技术研究活动,“身临其境”的原位探测为科学家们带来了丰富的一手资料,极大地推动了大气物理、空间天文、宇宙射线等学科的观测研究。

接受科学载荷的热气球公司中包括南达科塔苏福尔斯乌鹊航空之星公司以及俄勒冈州蒂拉穆克近太空公司。世界观察公司通过开发标准化的“同温层卫星”平台(可悬挂在热气球之下)在去年引起了轰动。Stern说,在NASA的热气球上可能要花费100多万美元的一个载荷设备,如果与其他实验共用一个“同温层卫星”平台,那么其花费或许仅是数十万美元。

同时,高空气球还可以作为遥感试验、空间载荷试验、微重力科学实验、生命科学与遗传学实验的搭载平台。据姜鲁华介绍,国内外的一些科学卫星搭载的探测仪器都是先在高空气球上进行试验验证。

世界观察公司执行官Jane Poynter说,在2018年,该公司计划每个月飞行4次。每个气球可以携带一个“同温层卫星”平台,然后在同温层中开展一项或多项实验。Poynter说,到目前为止最长的飞行时间是5天,该公司希望未来能够进行数周长的飞行。

例如,美国的宇宙微波背景探测实验经过气球长时间飞行取得重要科学成果,并为此后设计威尔金森宇宙微波各向异性探测卫星提供了基础。我国学者也通过参加国际合作的球载宇宙线测量项目,推动了暗物质探测卫星“悟空”的成功升空。

“由于具有成本低、见效快、载重大的特点,高空气球仍是一些空间和大气科学实验的理想搭载平台。”姜鲁华说。

几经浮沉的发展历程

国际上,高空气球的发展,尤其是长时间气球飞行技术发展迅速。美国迄今为止已发放2000多个高空气球,最大载荷可达到3.6吨,法国约3000个,日本800多个,最高飞行高度可达5万米,技术优势明显。

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