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在南极放个气球 “看清”临近空间

来源:科技日报2019-11-28 09:19

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  我们从哪里来?我们向何处去?我们在宇宙中是否孤独?

  要回答这些终极之问,仅仅立足于地球是不行的,我们还需要站得更高。用中国科学院院士万卫星的话说,“走出地球再回望,置身局外才能获得更有意义的全新视角。”

  在近日召开的香山科学会议第666次学术讨论会上,与会专家探讨了走出地球,利用高空科学气球进行南极科学实验研究的相关问题。

  高空气球:空间科学研究的重要工具

  高空科学气球是一种运行于临近空间的高性能运载工具与浮空试验平台。临近空间一般是指海拔高度在20千米—100千米范围内,介于地球大气层与外太空空间的临界区域。

  作为飞行在平流层高度(20千米—40千米)的无动力飞行器,高空科学气球是开展多种科学和技术研究的重要科学探测平台,也是唯一成熟应用的浮空式临近空间飞行器。“目前它已经成为与火箭、人造卫星等飞行器并驾齐驱的进行空间科学研究的工具。”会议执行主席之一、中科院空天信息创新研究院研究员蔡榕说。

  事实上,人们利用高空科学气球开展科学研究由来已久。早在1912年,美国天文学家维克托·赫斯就利用一个热气球,带着3台静电器,飞上了5300米的高空。他的实验表明,大气辐射来自外太空。因为这个发现,他于1936年获得诺贝尔物理学奖。

  由于高空科学气球具备长达数月的稳定“凝视”能力,可发放并回收重量、体积巨大的载荷,具有分辨率高、响应快、覆盖区域广、实验灵活、周期短、成本低、高效能等优势,美国、日本、法国等发达国家已经利用高空科学气球开展了多年的南极科学实验。

  南极:放飞科学气球的理想之地

  当前,加强对南极的探测和认知,抢夺未来全球气候环境政策制定的话语权,培育相关新兴高技术产业,已成为世界各国的竞争焦点。“虽然我国也利用浮空平台进行了对临近空间的观测工作,但在南极开展相关实验对我们来说是崭新的领域。”会议执行主席之一、中科院院士顾逸东强调,各国之所以选择南极,是因为南极有着独特的区位优势。

  南极内陆的夏季,有较长的极昼期,在此期间利用极区上空绕极环流的条件开展气球飞行,气球体积与浮力的变化波动较小,可使气球在较稳定的高度上持续飞行,飞行时间通常在一星期以上。国际上,目前南极大型科学气球飞行时间最长已超过一个月,小型气球飞行时间最长已超过两个月。与此同时,在南极开展气球绕极飞行,没有跨国飞行的限制,是全球范围内开展长时间气球飞行的最佳区域。

  同时,极地也对认识地球系统和生命具有重要作用,是探索行星乃至宇宙的一扇窗。

  蔡榕表示,从美国、日本和法国等国开展南极气球飞行的情况看,南极气球科学探测诞生了相当多的原创科学思想、使用了新一代科学探测技术和手段,激发科学家的潜能,取得重要科学成果,为前沿科学研究和先进的空间科学任务夯实基础。

  与会专家一致认为,利用南极大气环流和无空域限制的独特优势,开展浮空平台长航时绕极飞行科学实验,打开地球科学、环境科学、行星科学、天文学的独特窗口,对于地球系统科学的飞跃式发展和我国行星科学学科建设具有重要的战略意义。(陆成宽)

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