這是最令人屏息的時刻。
5月15日1時26分,,我國自主研發(fā)的極目一號III型浮空艇第三次升空,。在中國科學(xué)院珠穆朗瑪峰大氣與環(huán)境綜合觀測研究站(以下簡稱珠峰站)附近河灘上的監(jiān)控方艙里,科考隊員們緊盯著屏幕前的數(shù)字,,高度值,、風(fēng)速值不斷上升。
此時距上一次創(chuàng)下浮空艇升空科學(xué)觀測高度海拔7003米的世界紀(jì)錄,,已經(jīng)過去整整3年,。這一次,浮空艇科考分隊將目標(biāo)定為“超越珠峰”,。4時26分,,對講機里傳來顫抖的聲音,“海拔9000米,!”萬籟俱寂的冰川河谷,,一時間爆發(fā)出熱烈的歡呼聲。
4時40分,,達到9032米,!極目一號又一次創(chuàng)造了浮空艇大氣科學(xué)觀測海拔高度世界紀(jì)錄。
“這是世界上首次超越珠峰高度的試驗,,是高新技術(shù)與前沿技術(shù)的融合,。”第二次青藏科考隊隊長,、中科院院士姚檀棟說,,從此科學(xué)觀測上進入了一個超前的模式,可以在9000米以上高空,,來觀測地球科學(xué)中水汽,、溫室氣體等最關(guān)鍵參數(shù)的變化特點,“這些成果一定能為人類社會發(fā)展和氣候變化全球應(yīng)對作出貢獻?!?/span>
“飛”在珠峰
北冥有魚,,其名為鯤。
珠穆朗瑪峰之巔,,地屬高寒,。極目一號III型浮空艇就像“飛”在珠峰上方的一頭“大白鯨”。擔(dān)任浮空艇科考分隊執(zhí)行隊長的中科院空天信息創(chuàng)新研究院(以下簡稱空天院)浮空器中心高級工程師何澤青是一名80后,,他的工作,,就是讓這頭“鯨”能夠扶搖而上九萬里,絕云氣,、負(fù)青天,。
馴“鯨”談何容易。在珠峰的高空之中,,風(fēng)速高,、風(fēng)向多變,低溫,、低氣壓,,在浮空艇升空的過程中,一旦過了海拔7000米的高度,,未知的電磁環(huán)境和風(fēng)場,,對浮空艇的穩(wěn)定性和艇上設(shè)備的運轉(zhuǎn)將帶來難以預(yù)測的挑戰(zhàn)。
“實際試驗時遇到問題往往是孤點,,極易影響系統(tǒng)成敗,。”浮空器中心二部主任張?zhí)┤A說,,從設(shè)計到試驗階段,,預(yù)案預(yù)測工作變得極為重要。
浮空器中心高級工程師黃宛寧打了一個比方,,像普通人放風(fēng)箏一樣,,在浮空艇系統(tǒng)中,主系纜是牽引浮空艇艇體運動的重要部件,。假設(shè)浮空艇“飛”到了海拔9000米的高度,,那么主系纜的長度超過4700多米,而其中每米系纜的重量累加后將是一個龐大的數(shù)字,,甚至?xí)蔀橥现】胀盏摹袄圪槨薄?/span>
“航空界有句名言,,為減輕每一克而奮斗?!?黃宛寧解釋,,在保證抗拉強度上必須留有足夠的安全余量,,“高度”和“重量”之間難以平衡。輕質(zhì)高強度的復(fù)合系留纜繩技術(shù)的研制,,是突破的難點,。
不僅如此,這頭“大白鯨”的身形,、樣貌,、膚色背后還大有科學(xué)奧秘。
浮空艇全身雪白,,最外的白色層可以反射太陽光,,避免浮空艇內(nèi)部氣體溫度劇烈變化,身體由復(fù)合織物材料組成,,可以防曬、抗老化,,抵御雨雪風(fēng)沙的侵襲,;它的體積約為9060立方米、長度約55米,,像鯨魚一樣有流線型的身姿,,利用仿生學(xué)設(shè)計理念,可以在高空中維持艇體的高穩(wěn)定性,。
要讓浮空艇“御風(fēng)而行”,,它的“身體”里充滿了氦氣等多種氣體,依托浮升氣體的浮力獲得升空動力,,地面操作人員利用錨泊設(shè)備連接的系纜,,進行浮空艇升空和駐空飛行任務(wù)。
在博士杜曉偉的印象里,,2019年5月某次浮空艇試驗中,,充氣作業(yè)遇到了暴風(fēng)雪,而充氣流程一旦啟動便不能中斷,,為了保證元器件接口的精準(zhǔn),,浮空艇科考分隊隊員們在逼近零攝氏度的環(huán)境中一邊給手哈氣、一邊作業(yè),。那一次的充氣時間長達12個小時,,回到方艙時,大伙兒的手指已經(jīng)伸展不開,。
有人問,,為何一定要讓浮空艇在珠峰“放飛”?
黃宛寧給出了解釋:青藏高原氣候環(huán)境變化對世界其他地區(qū)而言,,“牽一發(fā)而動全身”,。浮空艇可以去掉地表輻射的影響,,展開原位測量,提供最真實的,、準(zhǔn)確的數(shù)據(jù),,對解析溫室氣體來源、分析霧霾成因以及應(yīng)急通信等科學(xué)問題有著重大意義,。
九上高原
在珠峰站東南方向400米處,,便是浮空艇科考分隊的營地。營地南北長300米,,東西寬200米,,臨時搭建了28個方艙,四面是冰川融雪沖刷形成的河灘,。
這是何澤青第九次來到青藏高原,。2017年11月,體積只有1250立方米的浮空艇首次飛躍5000米高度,;2019年空天院研制的極目一號I型浮空艇,,觀測高度到達海拔7003米,刷新青藏科考系留浮空艇駐空科學(xué)觀測海拔高度世界紀(jì)錄,。
第九次來到青藏高原,,這頭“大白鯨”有了新的使命:要消除地表輻射的影響,在珠峰地區(qū)探測大氣水汽同位素,、甲烷,、黑碳、二氧化碳等大氣標(biāo)識物,,獲得珠峰地區(qū)大氣水汽傳輸和溫室氣體垂直變化過程關(guān)鍵科學(xué)數(shù)據(jù),。
“我們要挑戰(zhàn)升空高度高于珠峰的目標(biāo)?!焙螡汕嗾f,。這一次,由青藏高原研究所,、空天信息創(chuàng)新研究院,、長春光學(xué)精密機械與物理研究所和中電科八所等單位抽調(diào)的63名科考隊員組隊向珠峰前進。
浮空艇科考分隊總調(diào)度付強是一名90后,,2018年第一次上高原時,,因不適應(yīng)高原氣候,氧氣不足,,一路上頭重腳輕,,不作業(yè)時他躺在床上休息了一個星期才逐漸好轉(zhuǎn)。
如今再“戰(zhàn)”珠峰,,他告訴記者,,在試驗場地,,晝夜溫差大,隊員們晚上穿上了羽絨服和軍大衣,,到了中午又陸陸續(xù)續(xù)地?fù)Q成了短袖,。高原上又曬又冷又干的環(huán)境,讓部分隊員經(jīng)常流鼻血,。
在這里,,衣食住行一切從簡。取水不方便,,隊員們輪流去珠峰站打水,;水裝在塑料桶里,中午太陽曬久了,,水中彌漫著膠皮的氣味,;沒有建筑物遮擋,這里風(fēng)沙肆虐,,吃飯咬到沙子是常有的事,。
在珠峰地區(qū)工作,最稀缺的是氧氣,,最不缺的是精神,。
浮空艇結(jié)構(gòu)設(shè)計師陳其是一名95后,,在入職第二年,,他便選擇跟隨青藏科考浮空艇分隊來到珠峰站,協(xié)助其他隊員完成浮空艇的充氣工作,。在高原,,風(fēng)云變化莫測。試驗當(dāng)天,,天氣預(yù)報顯示將會出現(xiàn)南風(fēng),,而在現(xiàn)場展開充氣作業(yè)的過程中,風(fēng)向突然變成了北風(fēng),。
“這對于浮空艇來說是一個危險的時刻,。” 陳其解釋,,要沿著浮空艇流線型的身軀從頭到尾地輸送氣體,,而當(dāng)風(fēng)向轉(zhuǎn)變后,如果協(xié)調(diào)不到位,,氣體在內(nèi)部流竄,,會出現(xiàn)局部應(yīng)力過大導(dǎo)致材料撕裂的風(fēng)險。現(xiàn)場25個隊員通過控制小車的角度,,避免氣體出現(xiàn)巨大的波動,。歷經(jīng)10小時,,成功將浮空艇轉(zhuǎn)入錨泊狀態(tài)。在冷風(fēng)中吹了一整夜,,陳其和同事已經(jīng)手腳冰涼,。充氣作業(yè)結(jié)束后,有人買回了牛羊肉,,用高壓鍋一蒸,,熱熱鬧鬧地犒勞了大伙兒。
1999年出生的研二學(xué)生崔宇軒跟隨隊伍來到珠峰實習(xí),,他始終記得風(fēng)機測試的一個細(xì)節(jié):在完成風(fēng)機性能檢測后,,在場的一位科學(xué)家提出質(zhì)疑,認(rèn)為風(fēng)機的聲音不對,,多方檢查均未發(fā)現(xiàn)問題后,,這位科學(xué)家仍堅持要求拆卸風(fēng)機、檢查內(nèi)部的零部件,。后來發(fā)現(xiàn),,果然是風(fēng)機的零件在運輸中出現(xiàn)了輕微的磨損。
在這里,,陳其受到了觸動,,“科學(xué)就是要迎難而上,用技術(shù)手段解決現(xiàn)有的難題,?!贝抻钴巹t發(fā)現(xiàn),“科學(xué)要做到極致的嚴(yán)謹(jǐn),,任何一環(huán)的差錯都可能導(dǎo)致功虧一簣,。”
巔峰使命
什么是巔峰使命,?
“站在世界之巔解決科學(xué)難題,。”有隊員給出了這樣的答案,。這次青藏高原綜合科學(xué)考察研究立意為“巔峰使命”,。
九上高原后,空天院浮空艇平臺團隊積累了大量的青藏高原氣象數(shù)據(jù),。他們構(gòu)建了從設(shè)計,、仿真、測試,、系統(tǒng)集成,、外場試驗的全產(chǎn)業(yè)鏈流程,對艇體材料,、測控系統(tǒng),、能源系統(tǒng),、錨泊設(shè)備等進行了深度的攻關(guān)研究,迭代升級,。
突破來源于科學(xué)的底氣,,青年的力量也在此彰顯。
1993年出生的陜西小伙屈維,,從北京化工大學(xué)碩士畢業(yè)后,,加入了空天院浮空艇平臺團隊。在一次試驗中,,他發(fā)現(xiàn),,當(dāng)高壓氦氣充入艇體,會對囊體材料產(chǎn)生沖擊,,影響浮空艇的安全,,高分貝噪音還會對現(xiàn)場的操作人員帶來聽力的損傷。經(jīng)過研究,,他發(fā)明了快速充氣減壓裝置,,對高壓氣體進行減壓、減速,、減流,,實現(xiàn)了每小時可充入2500公斤浮力氦氣的目標(biāo)。
在后續(xù)的試驗中,,為了縮短機箱拆卸時間,,屈維又發(fā)明了快速拆卸裝置,如今已經(jīng)全面應(yīng)用在了浮空艇及其他浮空器上,。
“將最新的成果和技術(shù)用于解決最前沿的科學(xué)問題,?!睆?zhí)┤A說,,在珠峰之巔,就要有解決世界上卡脖子難題的實力和決心,。
一切準(zhǔn)備就緒,。5月13日6時38分,極目一號III型浮空艇搭載觀測設(shè)備,,展開第一次升空測試,,升空5300米;5月14日2時25分,,浮空艇第二次升空高達8011米,。
5月15日1時26分第三次升空,浮空艇從海拔4300米出發(fā),。浮空艇科考分隊執(zhí)行副隊長喬濤和錨泊車的操作人員時刻緊盯升空速度,、走纜排線進展,、控制面板各類參數(shù)。
這一天,,當(dāng)“浮空艇升空高度突破9000米”的聲音從對講機里傳來,,有隊員從行軍床上跳下來,盯著屏幕,。
“努力了5年的研發(fā),,終有了回報?!?張?zhí)┤A在現(xiàn)場百感交集,,所有人在這片營地里歡呼鼓掌。
這天,,極目一號III型浮空艇平臺超過世界最高峰珠穆朗瑪峰,,獲得了珠峰地區(qū)大氣水汽傳輸和溫室氣體垂直變化過程關(guān)鍵科學(xué)數(shù)據(jù),為揭示西風(fēng)傳輸影響下的青藏高原環(huán)境變化提供了重要科學(xué)依據(jù),。
“科考是人類認(rèn)識自然規(guī)律,、推動技術(shù)發(fā)展的重要實踐活動,是當(dāng)前落實創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展戰(zhàn)略的重要舉措,?!笨仗煸狐h委書記蔡榕得知消息后提筆稱贊:種花少年挺直腰,欲與珠峰試比高,。
這群功成珠峰的隊伍將會收拾行囊,,重新出發(fā)。下一站,,他們要前往另一處科研基地,,完成新的“巔峰使命”。