《流浪气球》的故事:为什么两万米以上的海拔会成为探索的热点?
日期:2023-02-10 14:34:46 / 人气:245
过去两周,来自中国的两架气球形状的飞机分别飘过美国和拉丁美洲上空,引发关注,被网友戏称为“流浪气球”。
当初美国观察到第一架飞机,中国外交部第一时间回应。这架飞机是民用性质的,因为这是一起不可抗力错误进入美国领空的事故。但2月4日,美国出动F-22战斗机发射空对空导弹,在约2万米(20公里)高空将其击落。[1]
此后,拉美上空又发现一架飞机,拉美国家暂时没有动静。
据外媒报道,之前飞机的高度在20到40公里之间,后来下降到20公里左右。
1944年《芝加哥公约》确认缔约国对其领土拥有“空中主权”,但空中主权的上限在国际法中并不确定。
非政府组织国际航空联合会认为,外层空间与地球大气层的界限是100公里,也就是100公里以外。卫星运行的空域被视为属于国际空间法的范围,而不是某个国家的空域,各国都可以和平利用。
为什么“气球”上不去下不来?
在气象学领域,气球是常用的探测工具,主要用于天气预报。据世界气象组织统计,全球共有1万多个地面气象站,约1200个探空站,探空站每天两次同步释放探空气球,对大气进行垂直观测,分析当前大气状况。这些气球会随身携带一个无线电探测包,监测从地面到高空的大气状况,如风速、温度、湿度、气压等,并将探测数据通过无线电传回地面站。
这个全球共享的观测系统在中国有大约120个气象站。中国科学院大气科学研究所研究员边建春说,“一般来说,常规的探空气球是由可生物降解的天然乳胶制成的充氢或充氦气球,通常在飞到三四十公里的高度时自爆,从上升到下降通常不到两个小时。”
大气分层示意图,来源:美国国家海洋和大气管理局
“风速大的时候可以达到水平200公里,风速小的时候可能有几十公里,所以一般不会离开我国边境,除非是在边境附近的探空站,才有可能飘到海外。这是全球共享的气球探空业务,一般进口国都懂,而中国气象局的常规业务气球也不是很大,就是750克或者1600克的乳胶球,就算飘到海外,肉眼基本看不到。”闫建春说。
这个61米长的设备不是传统的气象气球,中国外交部使用了一个更准确的术语——无人飞艇。
两者的主要区别在于推进装置。气球没有推进装置,无法自由控制方向,只能随风漂移;飞艇,又叫可操纵气球,很像空中飞船,可以在很大的高度范围内按指定的方向飞行。[2]
但从美国上空观察到的漂移轨迹来看,风吹到哪里就吹到哪里,这更为公正。
边建春告诉知识分子,这种飞机最重要的是“起来、稳下来”。
“它能上天,然后它能站在空中理想的高度,最后它会下来。这是一个完整的过程。相对来说,技术上很难留下来,但是上上下下就没那么难了。有很多方法,比如远程控制,按照预设的时间和地点启动放气装置自动放气。这次可能是气体释放装置失效了。”闫建春说。
通货紧缩的技术故障也出现在加拿大的气象气球上。25年前,因为放气阀上盖了一块塑料,气球很难自然放气,导致技术故障,两三天内未能按计划着陆。当时,加拿大工程师戴尔·索末菲(Dale Sommerfeldt)向美联社解释称,终端设备出现故障,备用系统失灵。随后,加拿大军队向气球发射了1000多发弹药,未能将其击落。当时民航不得不改变跨大西洋航班的航线,以绕过这个顽固的气球,9天后终于降落在芬兰。[3]
为什么这个高度会引起全世界的关注?
根据美国外交部的回应,美国和拉美上空的无人飞艇属于民用性质,用于飞行实验。
事实上,这种无人飞艇“游荡”的临近空间是各国探索的重点。
临近空间是指距离地面20至100公里的空域,不在传统民航(小于20公里)和航天卫星(大于300-400公里)的覆盖范围内,是尚未被人类大规模利用的空白空域。
中科院国家空间科学中心研究员胡雄告诉知识分子,近二十年来各国对这个空间特别重视,很多国家都在开发利用。
胡雄说,中国也在对临近空间的环境进行探索和研究。比如对临近空间的环境要素进行原位测量,了解大气、电场、磁场、辐射的规律,了解太阳风暴的影响,研究环境变化的机制,为将来进一步开发利用做基础准备,这是非常重要的。
除了传统的探空天气预报,临近空间的开发利用还有很多令人耳目一新的内容。比如通信中继、太空旅行、快速长途运输、救灾援助等等。
“毕竟卫星通信的成本还是很高的。如果在临近空间增加一个中转站,成本会比卫星小很多。这是一个可能的商业应用,”边建春说。“这部分在刚开发的时候会交给企业,最后应用的时候国家可能会向这个企业倾斜。”
在空间领域的应用也在扩大。这不再是一个由富裕国家的政府机构和大型国防承包商主导的市场,私营公司赢得了一席之地。目前,有90个国家在空间开展业务,约有10,000家公司和5,000名投资者参与空间行业。[4]亿万富翁们,包括埃隆·马斯克、杰夫·贝索斯和理查德·布兰森,在SpaceX、蓝色起源和维珍银河的掌舵下,发射了自己的火箭、宇宙飞船和卫星。
大家比较熟悉的是亿万富翁进入外太空,但是这些飞行一次花费几千万,让大多数人望而却步。美国的蓝色起源和英国的维珍银河分别开设了临近空间太空旅行的业务,票价在20-25万美元之间,大大降低了门槛。
到目前为止,蓝色起源已经向太空发射了六次客运航班。然而,去年9月,一艘无人驾驶的蓝色起源飞船因为与火箭助推器分离而起火,导致美国联邦航空管理局暂停了该公司的所有发射,[5]并计划在2024年重启所有女性成员的航行。
此外,谷歌还成功应用了高空气球,该气球由聚乙烯材料制成,直径15米,高12米,配备了太阳能电池板、GPS定位设备、无线电收发器、环境探测器等设备。其工作原理是将连接互联网的气球飘到平流层,为地方电信公司提供了一种选择,使他们可以通过互联网接入更多的用户,而无需花费数亿美元建设物理互联网骨干网。
2017年,在秘鲁洪水和袭击波多黎各的玛丽亚飓风等环境灾难中,出现了大规模停电,谷歌气球在当地上空飞行建立了临时通信,为数千万用户提供了通信服务。
2005年,法国科学家成功实现了超高压气球在南极上空的长期飞行,16次飞行持续了两个多月,但大部分实验因飞出授权区域而终止。[6]
胡雄告诉知识分子,“很多国家选择南半球做实验,因为南半球国家少,海域比较大,所以主权争议会比较少。我们搞科研的工作者特别希望多做试飞,绕地球飞。时间越长,我们能获得的科学数据就越多。”
2010年2月,法国科学家从印度洋的塞舌尔岛发射了三个气球,在17到19公里的高度飞行了大约三个月,覆盖了整个赤道带。[7]
"然而,这需要提前与飞行国家打招呼并充分沟通."闫建春说。
作者:天美娱乐
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