布局“深度空間” 探索不會停步
“對臨近空間的探索,是光啟在‘深度空間’領域布局的重要一環。”光啟集團總裁、光啟科學董事會主席劉若鵬表示,圍繞著“深度空間+機器自覺+終極互聯”這一未來發展趨勢,光啟會繼續在臨近空間探索上不懈努力,不會因科學實驗遭遇的小波折而停下腳步。“深度空間”是指人類對多維空間的深度開發與利用。
欒琳表示,光啟會繼續探索臨近空間,未來的載人“旅行者”號系列,將包括浮空系統、密封載人艙系統、應急救生系統等,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”號系列還可在通信、氣象、遙感等應用上進行探索,也可為宇宙物理學、太陽物理學等學科提供科學探索平臺、承擔多種研究應用。目前,包括光啟集團在內,國際上開展臨近空間探索項目的公司已有類似的嘗試。
據了解,2015年2月,光啟臨近空間載人項目正式啟動。2015年6月6日,光啟研制的中國首個臨近空間商用平臺“旅行者”號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,到達海拔21千米的設計高度,持續進行了跨晝夜的飛行與任務執行,完成了臨近空間天地高速通信、海事監控、光學監控等商用載荷測試,標志著中國臨近空間探索技術躋身世界前列。2016年8月26日,??谖磥砑夹g研究院暨光啟臨近空間技術研發總部在??谡浇遗?,“旅行者”2號被命名為??诼眯姓咛?。“旅行者”2號此次的試飛實驗,試飛團隊從中汲取了應對復雜天氣的經驗,也完成了部分數據的收集,這對后續的研究和“旅行者”3號的設計和加工都提供了重要的數據參考。光啟集團表示,“旅行者”3號目前已經在設計和測試階段,暫定將于明年擇日進行試飛實驗。
技術升級 突破多個關鍵點
盡管未能完全驗證,相對于2015年試飛的“旅行者”號(編號為“旅行者”1號),“旅行者”2號在設計技術上進行了五大升級和改進。一是加強了動力控制,在主艙安裝了螺旋槳。第二,太陽能電池板的原材料,在單晶硅的基礎上增加了柔性晶片。第三,加強了自主控制能力和智能化,采用四套系統來保持通信,天地對話時,飛行器可以做出智能的反饋。第四,對生命保障體系進行了初步嘗試。第五,對起飛、平飛和著陸的整個過程進行了大量改進,包括軟件的更新、代碼的優化、效率的提升等。
基于光啟的基礎科研實力,“旅行者”2號在多項技術關鍵點上實現了突破。其中,囊體結構的囊皮材料,均在位于深圳市大鵬新區葵涌的光啟空間材料中試基地加工生產完成。
欒琳表示,飛行器上升至海拔20千米以上的臨近空間時,要經歷氣壓、氣候、紫外線、輻射等環境的變化,因此囊體必須具備材質輕、強度高、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日的光啟生產基地開放日活動中,工作人員介紹,“旅行者”2號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。經過精密的工藝加工成的囊皮材料,擁有多種綜合功能后,依然材質輕、強度高、壽命長、耐候性好,“旅行者”2號的囊皮材料厚度僅為0.18毫米。同時,基地也利用臨近空間環境模擬艙、爆破測試、透氦測試等實驗手段,對囊皮材料進行多種試驗,測試材料的耐壓能力、密封性、抗低溫低壓等性能。
此外,“旅行者”2號的主艙搭載了經過特殊設計的動力系統,可在臨近空間極為稀薄的超低溫大氣環境中實現高效推進。主艙內外設置了多路光學系統,可以實現對地、對空和對自身關鍵部位的在軌實時視頻監控和高清拍照。主艙內還安裝了各種航電、飛控、通信、能源和載荷設備,可以實現對飛行器的遠程控制和自主控制,采集大量視頻、圖像、數據信息,并向地面控制中心進行實時傳輸。
臨近空間有重大利用價值
“中國要成為科技強國,一定要在這些前沿研究方面走到前面。”在11月3日光啟承辦的中國浮空器大會上,國家高分專家組組長、中科院光電院顧逸東院士表示,中央已經提出,必須推動空間科學、空間技術、空間應用全面發展。我國對空間科學正在進行進一步規劃,而如何更好地利用科學氣球開展空間科學先導研究、空間實驗,是當前的一項迫切需求。
中國工程院院士、中國航空學會副理事長甘曉華則在上述大會現場表示,浮空器技術是一門古老的學科,但以往受到技術的限制,商業運行和應用受到挫折,如今人們越來越重視浮空器的用途,尤其隨著臨近空間和人類生活空間的進一步擴大利用,浮空器駐留時間長、耗費能源少等優勢,可以在科研、商業等領域發揮更大的作用,環保綠色社會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值已經越來越得到認可。浮空器體積龐大,可以長時留空,而且費效比低。“在載重和時間相同的情況下,浮空器的使用成本與火箭、衛星等相比都低得多,而‘旅行者’2號在臨近空間載人旅行上的嘗試,也是浮空器利用上的創新和開拓。此次試飛實驗所積累的寶貴經驗和數據,對明年‘旅行者’3號的試飛具有指導意義。”
背景資料
臨近空間
臨近空間是海拔20千米至100千米的區域,又稱為近太空,是人類還未大規模開發的空白區域,具有非常重要的戰略意義和利用價值。臨近空間下方的區域通常稱為“天空”,是傳統航空器(如飛機)的主要活動空間;臨近空間上方的區域通常稱為“太空”,是航天器(如衛星、飛船)的主要活動空間。
除了載人旅游之外,臨近空間還是一個可提供全天候高速率無線網絡覆蓋、高分辨率地理測繪、高空交通指揮、對地高精度監控、對天高清晰成像等科學研究和新型空間服務的理想區域。與同步衛星系統相比,臨近空間飛行器具有通信距離短、傳播損失低、延遲少且壽命長的特點,可大幅降低地面設施建設的費用,減少對周圍環境的輻射污染,造價和產生的通訊資費相比同步衛星平臺和鋪設光纜都更便宜。目前,對臨近空間的探索已經引起了高度關注和重視,多國政府、科研機構及高科技巨頭都已經加強了對臨近空間的科學探索。