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深圳光启载人项目新进展 即将可以去临近空间

2017-10-30 15:50:45来源:

抬头可观月亮,低头可见地球,这是一种怎样的体验?以前,要体验这样的场景,需要前往太空,耗费巨大的人力物力和财力;如今,一片人类知之甚少的区域——临近空间正受到广泛关注。在这里,不仅能让旅客观赏到宏伟的地球,还能进行多种多样的科学实验,并最终带来蕴含无限可能的产业化应用场景。

经过一年的技术积累,深圳光启临近空间载人项目再有新进展:其自主研制的临近空间飞行器“旅行者”3号,在新疆携带一只活体乌龟成功进入海拔21公里的临近空间。由于在通信保障、情报收集、民用等方面具有巨大价值,各国正在这一片区域悄然布局。

我们不禁要问:临近空间是什么?中国乃至世界范围内对其的探索进展如何?近太空的特殊环境,究竟能创造怎样的价值?

像坐电梯一样去临近空间

“为什么中国没有类似‘维珍银河’这样的太空旅行公司?”3年前,知乎上的一个问题引发一众“知识青年”探讨。“创新乏力”“技术不成熟”“风险和成本难以控制”等是网友给出的答案。

临近空间又称近太空,一般是指海拔20公里至100公里的空间区域,是100公里以上的航天空间,与20公里以下的航空空间之间的过渡区域。临近空间是一个可提供全天候高速率无线网络覆盖、高分辨率地理测绘、高空交通指挥、对地高精度监控、对天高清晰成像等科学研究和新型空间服务的理想区域。

“旅行者”的试飞成功,是全球首次浮空器成功携带活体动物进入临近空间停留,进行生保测试,验证了载人近太空旅行多项关键技术的有效性。此次成功,也标志着我国临近空间飞行技术达到了一个新的技术高度。

光启相关负责人告诉南方日报记者,未来的载人系列“旅行者”号主舱,可以容纳6名旅客,普通旅客可安全舒适地体验到超乎寻常的临近空间美景,看到地球的完美弧线,在两万米以上的高空进行观赏。整个设计的重点是,对旅客的经济条件和身体素质的门槛降到了最低,旅客无需承受失重、离心力等艰苦考验,整个飞行过程,就像乘坐电梯或缆车一样平稳舒缓。

除了载人,“旅行者”号系列还可搭载通信、光学遥感、物联网、大数据收集和分析等领域的应用,为智慧城市、遥感通信、宇宙物理学等领域提供科学探索平台。

开拓新领域并不简单

对临近空间的探索,已经引起了高度关注和重视,多国政府、科研机构及高科技巨头都已经加强了对临近空间的科学探索。乘坐商用临近空间飞行器,可以实现普通人的近太空旅行梦想。现有的载人航空航天平台,无法满足普通人太空旅行的需求。商业飞机飞行高度有限,不足以看到地球弧度;载人飞船、空间站对财力、身体素质的要求非常高,普通人无法乘坐。

事实上,除了载人旅游之外,临近空间还是一个可提供全天候高速率无线网络覆盖、高分辨率地理测绘、高空交通指挥、对地高精度监控、对天高清晰成像等科学研究和新型空间服务的理想区域。与同步卫星系统相比,临近空间飞行器具有通信距离短、传播损失低、延迟少且寿命长的特点,可大幅降低地面设施建设的费用。

针对这一空间的特性,目前在研的临近空间飞行器中,浮空飞行器是备受青睐的一类。浮空器凭借轻质气体提供的净浮力飞行、驻留,完成特定的任务,具有无需发射工具、可回收维修、费用低、驻留时间长、载荷能力强、视距远、能耗小等诸多优点。

“飞”上临近空间,说起来轻松,但到了21世纪的今天,它在全球科技创新领域仍属于最前沿的技术。记者通过梳理公开资料了解到,目前国外开展临近空间旅游的公司有WorldView、BlueOrigin、XCOR等,其研制的飞行器形态有氦气球搭载太空舱、火箭搭载太空舱、太空飞船等,飞行高度则从30km至100km不等。

以WorldView为例,据外媒报道,其于近日完成首次氦气球发射,这次发射至今年2月就开始准备,8月中旬已经进行过测试,目前暂无更多细节曝光。WorldView成立于2013年,其希望通过大型氦气球载人太空旅行,目前私人太空公司推出的太空旅行单程花费大都在20万到25万美金左右,WorldView的报价只要75000美元。

BlueOrigin则是大名鼎鼎的SpaceX在私人太空探索行业的最大竞争对手,近日有消息指出,BlueOrigin的太空旅游服务将会延迟至2019年4月,期望在18个月后能接载游客前往太空;XCOR公司的山猫一号可以飞离地面61公里,并称2014年3月开始试飞,年底正式飞行,不过其至今还未实现。

国内对于临近空间的研究也屡见报端。前不久,我国彩虹太阳能无人机成功完成2万米以上高空飞行试验,这标志着我国成为继美、英之后,第三个掌握临近空间太阳能无人机技术的国家;而早在2015年,我国首个军民通用新型临近空间平台“圆梦号”便成功放飞,这艘巨大的银色飞艇,体积达1.8万立方米,升空后依靠太阳能提供动力。

从零开始探索不停步

浮空器是一种完全有别于飞机、火箭、飞船的飞行器,放飞条件极其严苛,既需要合适的空域范围,也需要合适的天气条件。例如,地面风速不超过3米每秒,临近空间的风速及风向可使飞行器按预想轨迹飞行等。

“太空/近太空旅行承诺食言了多少次?”科研项目进展似乎有些缓慢,有媒体甚至直接打出这样的标题表示质疑。

开拓新领域从来就不是一件简单的事。“这次试飞的成功,得来殊为不易。”光启临近空间创新总监周飞告诉记者,临近空间是一个几乎空白的全新领域,缺少前人经验和数据的累积,所有科研团队的探索都是从零开始。

尽管科研团队在地面做过各种试验,但真正到达临近空间会遇到的困难是难以在实验室里预估的,“浮空器是一种完全有别于飞机、火箭、飞船的飞行器,放飞条件极其严苛,既需要合适的空域范围,也需要合适的天气条件。这也增加了试飞的难度。”周飞说。

放飞窗口的“天时”包括:地面风速不超过3米每秒,临近空间的风速及风向可使飞行器按预想轨迹飞行。“相比于临近空间较为稳定的天气情况,地面的天气更加难以预测,因此浮空器在地面充气和放飞阶段的风险是最大的。”周飞解释。

“中国要成为科技强国,一定要在这些前沿研究方面走到前面。”在一次会议上,国家高分专家组组长、中科院光电院顾逸东院士表示,中央已经提出,必须推动空间科学、空间技术、空间应用全面发展。我国对空间科学正在进行进一步规划,而如何更好地利用科学气球开展空间科学先导研究、空间实验,是当前的一项迫切需求。

中国工程院院士、中国航空学会副理事长甘晓华则认为,浮空器技术是一门古老的学科,但以往受到技术的限制,商业运行和应用受到挫折,如今人们越来越重视浮空器的用途,尤其随着临近空间和人类生活空间的进一步扩大利用,浮空器驻留时间长、耗费能源少等优势,可以在科研、商业等领域发挥更大的作用,环保绿色社会尤其需要这种浮空器、飞行器。

光启集团总裁刘若鹏表示,目前浮空器的民用价值已经越来越得到认可。浮空器体积庞大,可以长时留空,而且费效比低,“在载重和时间相同的情况下,浮空器的使用成本与火箭、卫星等相比都低得多,而‘旅行者’号在临近空间载人旅行上的尝试,也是浮空器利用上的创新和开拓。”

“旅行者”3号

组成部分

●囊体:采用超压PE材料结合加强筋的方式研制而成,升空过程中,随着内外压强的变化,囊体完全鼓胀起来后,最大直径18.8米,体积可达到2150立方米。充上氦气的囊体产生浮力,为整个飞行器提供升空、平飞、下降的主要“动力”来源。

●吊舱:安装了航电、载荷、能源、生保等设备,以及一个小型生保舱,舱内搭载了一只活体乌龟。

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