2016年11月9日，“旅行者”2號(hào)升空后，技術(shù)人員對(duì)技術(shù)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析
布局“深度空間” 探索不會(huì)停步
“對(duì)臨近空間的探索，是光啟在‘深度空間’領(lǐng)域布局的重要一環(huán)。”光啟集團(tuán)總裁、光啟科學(xué)董事會(huì)主席劉若鵬表示，圍繞著“深度空間+機(jī)器自覺(jué)+終極互聯(lián)”這一未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)，光啟會(huì)繼續(xù)在臨近空間探索上不懈努力，不會(huì)因科學(xué)實(shí)驗(yàn)遭遇的小波折而停下腳步。“深度空間”是指人類(lèi)對(duì)多維空間的深度開(kāi)發(fā)與利用。
欒琳表示，光啟會(huì)繼續(xù)探索臨近空間，未來(lái)的載人“旅行者”號(hào)系列，將包括浮空系統(tǒng)、密封載人艙系統(tǒng)、應(yīng)急救生系統(tǒng)等，具有超高安全性和舒適性，可將6人載入離地面20-24千米的臨近空間。除了載人，“旅行者”號(hào)系列還可在通信、氣象、遙感等應(yīng)用上進(jìn)行探索，也可為宇宙物理學(xué)、太陽(yáng)物理學(xué)等學(xué)科提供科學(xué)探索平臺(tái)、承擔(dān)多種研究應(yīng)用。目前，包括光啟集團(tuán)在內(nèi)，國(guó)際上開(kāi)展臨近空間探索項(xiàng)目的公司已有類(lèi)似的嘗試。
據(jù)了解，2015年2月，光啟臨近空間載人項(xiàng)目正式啟動(dòng)。2015年6月6日，光啟研制的中國(guó)首個(gè)臨近空間商用平臺(tái)“旅行者”號(hào)在南半球新西蘭南島的光啟阿什伯頓臨近空間基地成功試飛，到達(dá)海拔21千米的設(shè)計(jì)高度，持續(xù)進(jìn)行了跨晝夜的飛行與任務(wù)執(zhí)行，完成了臨近空間天地高速通信、海事監(jiān)控、光學(xué)監(jiān)控等商用載荷測(cè)試，標(biāo)志著中國(guó)臨近空間探索技術(shù)躋身世界前列。2016年8月26日，海口未來(lái)技術(shù)研究院暨光啟臨近空間技術(shù)研發(fā)總部在海口正式揭牌，“旅行者”2號(hào)被命名為海口旅行者號(hào)。“旅行者”2號(hào)此次的試飛實(shí)驗(yàn)，試飛團(tuán)隊(duì)從中汲取了應(yīng)對(duì)復(fù)雜天氣的經(jīng)驗(yàn)，也完成了部分?jǐn)?shù)據(jù)的收集，這對(duì)后續(xù)的研究和“旅行者”3號(hào)的設(shè)計(jì)和加工都提供了重要的數(shù)據(jù)參考。光啟集團(tuán)表示，“旅行者”3號(hào)目前已經(jīng)在設(shè)計(jì)和測(cè)試階段，暫定將于明年擇日進(jìn)行試飛實(shí)驗(yàn)。
技術(shù)升級(jí) 突破多個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)
盡管未能完全驗(yàn)證，相對(duì)于2015年試飛的“旅行者”號(hào)(編號(hào)為“旅行者”1號(hào))，“旅行者”2號(hào)在設(shè)計(jì)技術(shù)上進(jìn)行了五大升級(jí)和改進(jìn)。一是加強(qiáng)了動(dòng)力控制，在主艙安裝了螺旋槳。第二，太陽(yáng)能電池板的原材料，在單晶硅的基礎(chǔ)上增加了柔性晶片。第三，加強(qiáng)了自主控制能力和智能化，采用四套系統(tǒng)來(lái)保持通信，天地對(duì)話時(shí)，飛行器可以做出智能的反饋。第四，對(duì)生命保障體系進(jìn)行了初步嘗試。第五，對(duì)起飛、平飛和著陸的整個(gè)過(guò)程進(jìn)行了大量改進(jìn)，包括軟件的更新、代碼的優(yōu)化、效率的提升等。
基于光啟的基礎(chǔ)科研實(shí)力，“旅行者”2號(hào)在多項(xiàng)技術(shù)關(guān)鍵點(diǎn)上實(shí)現(xiàn)了突破。其中，囊體結(jié)構(gòu)的囊皮材料，均在位于深圳市大鵬新區(qū)葵涌的光啟空間材料中試基地加工生產(chǎn)完成。
欒琳表示，飛行器上升至海拔20千米以上的臨近空間時(shí)，要經(jīng)歷氣壓、氣候、紫外線、輻射等環(huán)境的變化，因此囊體必須具備材質(zhì)輕、強(qiáng)度高、耐低溫、防腐蝕、防輻射、耐低壓、防紫外線和抗拉伸等功能。
此前，在10月11日的光啟生產(chǎn)基地開(kāi)放日活動(dòng)中，工作人員介紹，“旅行者”2號(hào)上的囊皮材料是多層的，每一層的功能都不一樣，有耐低溫層、防紫外線層、耐壓層、抗腐蝕層等。經(jīng)過(guò)精密的工藝加工成的囊皮材料，擁有多種綜合功能后，依然材質(zhì)輕、強(qiáng)度高、壽命長(zhǎng)、耐候性好，“旅行者”2號(hào)的囊皮材料厚度僅為0.18毫米。同時(shí)，基地也利用臨近空間環(huán)境模擬艙、爆破測(cè)試、透氦測(cè)試等實(shí)驗(yàn)手段，對(duì)囊皮材料進(jìn)行多種試驗(yàn)，測(cè)試材料的耐壓能力、密封性、抗低溫低壓等性能。
此外，“旅行者”2號(hào)的主艙搭載了經(jīng)過(guò)特殊設(shè)計(jì)的動(dòng)力系統(tǒng)，可在臨近空間極為稀薄的超低溫大氣環(huán)境中實(shí)現(xiàn)高效推進(jìn)。主艙內(nèi)外設(shè)置了多路光學(xué)系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)地、對(duì)空和對(duì)自身關(guān)鍵部位的在軌實(shí)時(shí)視頻監(jiān)控和高清拍照。主艙內(nèi)還安裝了各種航電、飛控、通信、能源和載荷設(shè)備，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)飛行器的遠(yuǎn)程控制和自主控制，采集大量視頻、圖像、數(shù)據(jù)信息，并向地面控制中心進(jìn)行實(shí)時(shí)傳輸。
臨近空間有重大利用價(jià)值
“中國(guó)要成為科技強(qiáng)國(guó)，一定要在這些前沿研究方面走到前面。”在11月3日光啟承辦的中國(guó)浮空器大會(huì)上，國(guó)家高分專(zhuān)家組組長(zhǎng)、中科院光電院顧逸東院士表示，中央已經(jīng)提出，必須推動(dòng)空間科學(xué)、空間技術(shù)、空間應(yīng)用全面發(fā)展。我國(guó)對(duì)空間科學(xué)正在進(jìn)行進(jìn)一步規(guī)劃，而如何更好地利用科學(xué)氣球開(kāi)展空間科學(xué)先導(dǎo)研究、空間實(shí)驗(yàn)，是當(dāng)前的一項(xiàng)迫切需求。
中國(guó)工程院院士、中國(guó)航空學(xué)會(huì)副理事長(zhǎng)甘曉華則在上述大會(huì)現(xiàn)場(chǎng)表示，浮空器技術(shù)是一門(mén)古老的學(xué)科，但以往受到技術(shù)的限制，商業(yè)運(yùn)行和應(yīng)用受到挫折，如今人們?cè)絹?lái)越重視浮空器的用途，尤其隨著臨近空間和人類(lèi)生活空間的進(jìn)一步擴(kuò)大利用，浮空器駐留時(shí)間長(zhǎng)、耗費(fèi)能源少等優(yōu)勢(shì)，可以在科研、商業(yè)等領(lǐng)域發(fā)揮更大的作用，環(huán)保綠色社會(huì)尤其需要這種浮空器、飛行器。
劉若鵬表示，目前浮空器的民用價(jià)值已經(jīng)越來(lái)越得到認(rèn)可。浮空器體積龐大，可以長(zhǎng)時(shí)留空，而且費(fèi)效比低。“在載重和時(shí)間相同的情況下，浮空器的使用成本與火箭、衛(wèi)星等相比都低得多，而‘旅行者’2號(hào)在臨近空間載人旅行上的嘗試，也是浮空器利用上的創(chuàng)新和開(kāi)拓。此次試飛實(shí)驗(yàn)所積累的寶貴經(jīng)驗(yàn)和數(shù)據(jù)，對(duì)明年‘旅行者’3號(hào)的試飛具有指導(dǎo)意義。”
背景資料
臨近空間
臨近空間是海拔20千米至100千米的區(qū)域，又稱(chēng)為近太空，是人類(lèi)還未大規(guī)模開(kāi)發(fā)的空白區(qū)域，具有非常重要的戰(zhàn)略意義和利用價(jià)值。臨近空間下方的區(qū)域通常稱(chēng)為“天空”，是傳統(tǒng)航空器(如飛機(jī))的主要活動(dòng)空間；臨近空間上方的區(qū)域通常稱(chēng)為“太空”，是航天器(如衛(wèi)星、飛船)的主要活動(dòng)空間。
除了載人旅游之外，臨近空間還是一個(gè)可提供全天候高速率無(wú)線網(wǎng)絡(luò)覆蓋、高分辨率地理測(cè)繪、高空交通指揮、對(duì)地高精度監(jiān)控、對(duì)天高清晰成像等科學(xué)研究和新型空間服務(wù)的理想?yún)^(qū)域。與同步衛(wèi)星系統(tǒng)相比，臨近空間飛行器具有通信距離短、傳播損失低、延遲少且壽命長(zhǎng)的特點(diǎn)，可大幅降低地面設(shè)施建設(shè)的費(fèi)用，減少對(duì)周?chē)h(huán)境的輻射污染，造價(jià)和產(chǎn)生的通訊資費(fèi)相比同步衛(wèi)星平臺(tái)和鋪設(shè)光纜都更便宜。目前，對(duì)臨近空間的探索已經(jīng)引起了高度關(guān)注和重視，多國(guó)政府、科研機(jī)構(gòu)及高科技巨頭都已經(jīng)加強(qiáng)了對(duì)臨近空間的科學(xué)探索。
