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5G系留气球基站/中国移动官方 8 _6 f0 U$ ?, b) `
文 | 《财经》实习生 邓雨洁
1 f& [6 ~: i# v. { 编辑 | 李皙寅
$ k' h) {2 }0 g( b 廉颇老矣,尚能饭否?
" c1 s$ N1 N2 c3 L 作为人类最早使用的浮空器,气球和飞艇,时至今日仍有不小的作用。虽然公众很少在日常生活中直接看到它们的身影,但在气象探测、宇宙研究、军事领域,乃至货物运输等方面,都有不少应用场景。
# c* w2 l& f: T7 u 2月3日,美国平流层气球公司世景宣布,公司拟从气球旅游转向遥感技术服务商,与卫星和航空平台竞争,提供高分辨图像。其表述,经过公司验证,目标区域空间的分辨率达到5厘米-7厘米,远高于卫星的30厘米。
: h r" ~8 N+ n- e& x n( Z 在世景公司看来,气球的商业前途远大。仅在遥感领域,到2027年,从能源到国家安全等领域,全球市场价值将达到230亿美元。
9 T" [8 b* o, j/ f' g8 t 此外,2022年5月中旬,中国自主研发的浮空艇“极目一号”在珠穆朗玛峰旁放飞,高度达到9032米,超越巍峨的珠峰,打破了浮空艇大气科学观测海拔高度世界纪录。5 ~" |7 r3 @2 T# v! m- k, C( i
何为气球、何为飞艇,差别是啥,用在哪?如上诸多基础信息,仍不为大众所知,本文将在如上多方面展开介绍。
, @! u) {$ z: w0 a 探空气球为气象“把脉” n" M5 Q. |7 j
在高空气象观测中,虽然有火箭探空、地基遥感、卫星掩星等高科技测量方式,但据中国气象局介绍,传统的气球探空仍被业内看作高空气象最主要的直接探测方式,这是因为通过气球,传感器可以最直接为气象环境“把脉”,气球探空也被形象地称为高空气象探测的“医者”。7 L3 V4 w9 v. v3 @- O7 A/ A3 t
探空气球是气象气球的一种,除此之外,系留气球和高空气球都可以用来做气象探测。
. D) [: B. H2 @1 d9 ~% ]5 G 探空气球携带的是无线电探空仪,达到一定高度会自行爆裂,无需回收。探空气球通常能上升到3万米左右的高空,已经超出民航飞机国际航线的最高高度15km。
* X4 o' x, L( L# m3 ?" B 探空气球从地面放飞后,所携带的测量仪器会将不同高度周围的温度、湿度、气压等数据通过信号传给雷达,雷达通过探空气球的运动轨迹算出风向风速等信息,传送到研究人员的电脑上。据了解,气球可以实现每秒传回一组数据,这些数据通常对天气预报、气候预测、科学研究起着重要作用。
" Y( ?! ?8 { F) w7 [ 目前,我国有120多个地方探空站。其中,东部站点间隔约200千米,中部站点间隔约300千米,西部站点间隔约500千米,基本上达到世界气象组织WMO对探空平均站间距的距离要求。9 l# X- L/ K _ w+ V
全国探空站分布/中国气象局 2 m. Q- a( y- |) }9 b" [
这样一个探空气球最高能飞多高?中国化工株洲橡胶研究设计院有限公司(下称株洲橡胶院)研发的探空气球给出的答案是4.8万千米,这也是目前全球探空气球可以到达的最高值。
2 g/ J) g) q6 X! } 除了“测得高”,“株洲橡胶院”还拓展到“测得广”。平飘双模气象气球,又称平飘气球是株洲橡胶院首创的新型高空气象探测载体,其最大的特点是一次释放,即可实现“上升—平飘—下降”三段连续观测。
/ g, P o+ f, \4 a4 n) { 2017年7月27日,由株洲橡胶院主导制定的《气象气球规范》国际标准正式发布。这是我国乳胶行业主导制定的第一项国际标准,填补了我国乳胶行业没有主导制定国际标准的空白。- R+ L {4 ~+ D7 D
“白白胖胖”的飞艇 R. B! E" \3 \; Q9 O! m
对于飞艇,《红色警告》中的标志性兵种——基洛夫飞艇,想必是不少年轻人的回忆,也是首次接触并熟知这类浮空器。
$ F V- M" L& H1 a( a; z2 W" ^ 飞艇通常由气囊、吊舱、推进装置和尾翼组成。在气囊中注入浮升气体(通常使用氦气,氢气在操作上不够安全,不在大型浮空器上使用)就可以使飞艇浮起升空。
9 j+ z9 G2 x# j 在说飞艇的分类前,先对大气层进行简单介绍。大气层的结构类似洋葱,从内到外分为五层:对流层、平流层、中间层、暖层和散逸层。
, e4 t* M6 u: F0 v; c 对流层最低,平均厚度为12千米。这里水汽充足,有雨雪等天气现象,还有水平和垂直方向的不规律气流。我们平时乘坐的民航飞机会在对流层顶部且低于平流层的高度飞行,也就是平时我们看到的“云层之上”。+ e" `+ B+ J+ m& a' `' k9 z0 b
平流层位于对流层之上,距地表约10千米-50千米处。平流层基本无水汽,晴朗无云,也被称为同温层。这里没有垂直气流,只有水平气流,因此从原理上浮空器只需保持浮重平衡,就可长时间飞行。
7 E9 p# m2 Y' N9 @7 u- D4 A/ j 制图/邓雨洁
. h" \6 P9 s$ Q* N* \. [4 ` 根据不同的飞行高度,飞艇可以分为平流层飞艇和对流层飞艇。
7 I7 X! B7 }9 I9 Y" W 对流层飞艇,也叫中低空飞艇,目前多用于载人观光。如由航空工业特飞所自主研制的AS700“祥云”民用载人飞艇,正是根据国内外低空旅游市场需求设计研发的产品。其中的02架适航取证艇在去年12月完成首飞,其最多可承载9人,最多能飞700千米。. k$ i' J4 l/ \- ?$ m* r
平流层飞艇的飞行高度一般在18千米以上的平流层,自身带有电力推动和螺旋桨,可以通过遥控或自身控制其飞行方向,也可以达到在目标区域上空盘旋的效果。
6 f" c* c. Y1 L C 成为一颗“卫星”,是平流层飞艇的目标之一。业内人士向《财经》记者介绍,平流层飞艇在提供卫星式服务上被寄予厚望。这是因为现有的地球同步轨道卫星距离地表太远,需要35800千米才能保持和地球自转周期相同。/ o1 a! s% Z: ^; x. O
平流层飞艇是科学家们的一个解决方案,成本更低、距离地表更近,能够长期稳定地在一定高度长期驻留,实现地球静止轨道卫星的效果。! o1 [( g: \; C
正在回归的浮空器产业
q9 Q4 a/ I( ?2 l$ A& \ 浮空器作为早期的主要飞行工具,在飞机技术出现并盛行之后便逐渐沉寂,直到2015年左右,浮空器技术才逐渐受到重视并重新发展起来。( ^( t0 {5 |7 F3 l- ~3 X
飞艇和气球虽然都属于浮空器,但据业内人士告诉《财经》记者,飞艇和气球最大的区别在于飞艇有动力机构,而气球无动力。+ G8 z) {6 k: B# L
无动力的气球常见用途就是探空,天气预报、大气研究都习惯用气球来监测气象。在大风、台风、暴雪等极端天气和极地地区放飞气象气球,更是有助于收集精准的数据,甚放飞气球的时间也需要分秒不差。9 o0 w; Z5 X" ?8 m4 c# z C
一些研究机构还会将高空气球用于对宇宙的研究之中。如NASA计划在2023年12月从南极洲放飞一个平流层气球到40千米的高空处,对肉眼看不见的波长的光进行观测。
) a% f: k D% q' X$ H9 x 2022年12月,重庆首个搭载5G基站的系留气球试飞成功,该系留气球联动天空和地面平台,实现通信保障、环境监测、应急救援和高清云瞰四项应急保障功能。相对于传统无人机基站,浮空器驻空时间更长、能耗更低、载重更大且不产生噪音。除了重庆,云南等地也有类似基站。
; Z( b6 g& u8 [2 F 除了气象、天文的相关研究,气球在军事上也将发挥其作用。
" ~# x5 ?2 r/ M6 k 在商业方面也出现过一些相关的高空气球旅游公司,如美国平流层气球公司世景(World View),不过,据2月7日的最新消息显示,该公司也将调整重心,从旅游转向遥感,声称要填补市场的空白。稍早前公司宣布了上市计划,仅在遥感市场,预计到2027年从能源到国家安全等领域的全球市场价值将达230亿美元。, V7 h& U. K+ ~+ X0 Q' [0 n
有动力支持的飞艇能够更好地控制飞行,也因此有更多潜力的应用场景。
% X6 J9 {% v: n0 x, I6 `$ i$ | 首先是应急保障。当地震、海啸、水灾、雪灾等自然灾害发生,地面交通和通信阻断时,载重飞艇能越过地面障碍,直接为受灾地区提供物资、搜寻并转移伤病员等救援。相较于直升机,飞艇能够长时间悬空作业。2 G# e9 t4 q/ |2 H
商业方面,除了旅游观光,据NASA公布的行业调研显示,飞艇在货物运输上有着较大的市场潜力。现有的铁路、公路、航空等运输方式都需要大量的地面基础设施,但飞艇是一个几乎无需地面建设的重型货物空运。
& i* i* T, n4 D. o 此外,广告宣传也是重要市场之一,在世界杯、奥运会、欧洲杯等大型赛事上都可以看到飞艇的踪影。 |
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