薑魯華研究員：讓我們的飛艇搶占平流層製高點

薑魯華研究員專訪：讓我們的飛艇搶占平流層製高點



“平流層高空定點飛艇已經成為世界各國爭相研製的‘秘密武器’。”著名氣球研究專家、中科院光電研究院氣球中心薑魯華研究員在接受《北京科技報》采訪時說。


11月16日，在長沙舉行的2008年中國浮空器大會上，有關專家紛紛呼籲中國應把握時機，大力發展包括平流層飛艇、高空氣球等在內的浮空器，搶占目前還是“真空”地帶的平流層廣大區域。

我們的地球是被一層很厚的大氣層包圍著，大氣層又分為對流層、平流層、中間層、暖層和散逸層。在大氣層中12公裏以內被稱為對流層，12—55公裏稱為平流層。

“相對飛機飛行的對流層忙碌景象和日益競爭激烈的空間區域來說，國際上對平流層的競爭還處於相對空白階段。”薑魯華研究員說。世界上多個國家已經注意到這個問題，在研究如何開發和利用平流層資源，而平流層飛艇是目前非常重要的一個發展方向。

其實，飛艇對於人們來說並不陌生，早在1852年法國人吉法爾就製造了一架裝有蒸汽機的飛艇。1900年德國人齊柏林製造的大型硬式飛艇問世，飛艇技術於20世紀30年代達到鼎盛時期。

但是，早期的飛艇主要是在距離地麵10公裏以內的空中飛行，它最大的缺陷就是飛行速度慢、易燃燒爆炸，並且在遭受炮火攻擊後很快破損墜地，飛艇的生存能力低。

“正是由於這些痼疾，在飛機誕生和技術發展完善後，飛艇很快被淘汰，逐漸從戰場上銷聲匿跡。”薑魯華研究員介紹說。

然而，現代科學技術的發展給飛艇提供了更大的施展空間——平流層。由於平流層的風向相對穩定，半年時間是西風，半年是東風，風速達到每秒74～93公裏。非常適合飛艇的飛行。

“平流層飛艇相比飛機和衛星，具有留空時間長、價格低和回收方便等優點，故在高空探測科學研究方麵的應用也日益廣泛，被稱為可以回收的空間站。”薑魯華研究員說。平流層飛艇屬於輕於空氣的飛行器，所以需要自身動力來為飛艇定位。目前，國際上平流層飛艇普遍采用太陽能和蓄電池為其提供能源動力，可以攜帶數百克甚至數噸重的有效載荷。

平流層飛艇的定點位置一般設定在距地麵20公裏附近的平流層底部。與衛星相比，具有升空不需專門的發射工具、可以回收維修和重新部署、費用低等優點；與飛機和直升機相比，它的飛行高度更高，視距更遠，可以長時間、全天候在高空運行工作。平流層飛艇在空間和時間上填補了衛星和預警機的空白，其在2萬米高度處探測半徑可達600公裏以上，留空時間從幾個月至幾年。

據通訊部門的初步測算，我國隻需要四台平流層通信飛艇就可以讓通訊的信號覆蓋全國，與目前遍布全國的移動通訊地麵轉發站相比，在成本上節省很多。

“與地球同步衛星相比，平流層通信飛艇距離地球更近，因此能夠直接向安裝在客戶家裏或是公司裏的天線發射信號，而且不會受到手機信號塔等幹擾源的幹擾。對於廣大的寬帶用戶和普通電話用戶來說，這意味著比無線熱點更大的信號覆蓋範圍，比同軸電纜和ADSL更快捷、更便宜的寬帶連接方式。”薑魯華研究員說。

另外，在信號的傳輸速度上，平流層飛艇也具有巨大優勢。由於處於靜止軌道的衛星距離地麵相對遙遠，所以，衛星傳輸信號不可避免地有延遲的問題。但平流層飛艇離地麵很近，所以不會有任何延遲。

此外，平流層飛艇所能承載的有效載荷重量相當於同步軌道衛星的近10倍，飛艇上可以攜帶大量的儀器。

雖然平流層飛艇有這麽多優點，但是，薑魯華研究員也談到了平流層飛艇的技術瓶頸，首先要解決它的能源動力問題，涉及到太陽能電池的重量、轉換效率，可再生燃料電池的重量和比功率等，“從目前人類的太陽能電池的水平看，不能滿足平流層飛艇的需要。”薑魯華說。

另外，飛艇的氣囊體材料也是一個困擾平流層飛艇的難題，如材料強度、壽命、阻氣等性能指標，現在人類最先進的材料也不能滿足平流層低溫、強紫外線輻射、溫度變化大等惡劣環境的要求。同時，在抗風、定點和氣球上升和回收環節也存在技術困難等。

薑魯華承認，由於所需研製費用較高，平流層飛艇概念要變成現實還有一段長路要走。據他估計，飛艇原型的研製和運營費約需上億元。

據悉，美國的洛克希德·馬丁公司宣布，其研製的平流層飛艇將於2009年試飛，“這可能是世界上第一台真正意義上的平流層飛艇。”薑魯華說。

在我國，由航天068基地近空間飛行器研發中心研製的JK-20遙控飛艇，已經在湖南桃源機場試飛成功。該艇飛行高度3000米，有效載荷120千克。

這艘飛艇的試飛，是為下一步平流層飛艇的研製，進行有關技術探索，標誌著068基地平流層飛艇的研製工作，進入了實質性實驗操作階段。

薑魯華研究員說，我們的目標是將氣球體積提高到100萬立方米，載重增加到2500公斤，開展更長時間氣球飛行技術研究，包括材料、球體設計、飛行控製等方麵；研究並發展氣球飛行的精細控製技術；建設新的半永久氣球站。