我國創造浮空艇大氣科學觀測9032米世界紀錄
零距離
功成珠峰之巔
我國創造浮空艇大氣科學觀測9032米世界紀錄
這是最令人屏息的時刻。
5月15日1時26分，我國自主研發的極目一號III型浮空艇第三次升空。在中國科學院珠穆朗瑪峰大氣與環境綜合觀測研究站(以下簡稱珠峰站)附近河灘上的監控方艙裏，科考隊員們緊盯著螢幕前的數字，高度值、風速值不斷上升。
此時距上一次創下浮空艇升空科學觀測高度海拔7003米的世界紀錄，已經過去整整3年。這一次，浮空艇科考分隊將目標定為“超越珠峰”。4時26分，對講機裏傳來顫抖的聲音，“海拔9000米！”萬籟俱寂的冰川河谷，一時間爆發出熱烈的歡呼聲。
4時40分，達到9032米！極目一號又一次創造了浮空艇大氣科學觀測海拔高度世界紀錄。
“這是世界上首次超越珠峰高度的試驗，是高新技術與前沿技術的融合。”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，來觀測地球科學中水汽、溫室氣體等最關鍵參數的變化特點，“這些成果一定能為人類社會發展和氣候變化全球應對作出貢獻。”
“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”。擔任浮空艇科考分隊執行隊長的中科院空天資訊創新研究院(以下簡稱空天院)浮空器中心高級工程師何澤青是一名80後，他的工作，就是讓這頭“鯨”能夠扶搖而上九萬里，絕雲氣、負青天。
馴“鯨”談何容易。在珠峰的高空之中，風速高、風向多變，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，未知的電磁環境和風場，對浮空艇的穩定性和艇上設備的運轉將帶來難以預測的挑戰。
“實際試驗時遇到問題往往是孤點，極易影響系統成敗。”浮空器中心二部主任張泰華說，從設計到試驗階段，預案預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，像普通人放風箏一樣，在浮空艇系統中，主係纜是牽引浮空艇艇體運動的重要部件。假設浮空艇“飛”到了海拔9000米的高度，那麼主係纜的長度超過4700多米，而其中每米係纜的重量累加後將是一個龐大的數字，甚至會成為拖著浮空艇升空的“累贅”。
“航空界有句名言，為減輕每一克而奮鬥。” 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。輕質高強度的複合係留纜繩技術的研製，是突破的難點。
不僅如此，這頭“大白鯨”的身形、樣貌、膚色背後還大有科學奧秘。
浮空艇全身雪白，最外的白色層可以反射太陽光，避免浮空艇內部氣體溫度劇烈變化，身體由複合織物材料組成，可以防曬、抗老化，抵禦雨雪風沙的侵襲；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，利用倣生學設計理念，可以在高空中維持艇體的高穩定性。
要讓浮空艇“禦風而行”，它的“身體”裏充滿了氦氣等多種氣體，依託浮升氣體的浮力獲得升空動力，地面操作人員利用錨泊設備連接的係纜，進行浮空艇升空和駐空飛行任務。
在博士杜曉偉的印象裏，2019年5月某次浮空艇試驗中，充氣作業遇到了暴風雪，而充氣流程一旦啟動便不能中斷，為了保證元器件介面的精準，浮空艇科考分隊隊員們在逼近零攝氏度的環境中一邊給手哈氣、一邊作業。那一次的充氣時間長達12個小時，回到方艙時，大夥兒的手指已經伸展不開。
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：青藏高原氣候環境變化對世界其他地區而言，“牽一髮而動全身”。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、準確的數據，對解析溫室氣體來源、分析霧霾成因以及應急通信等科學問題有著重大意義。
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年空天院研製的極目一號I型浮空艇，觀測高度到達海拔7003米，刷新青藏科考係留浮空艇駐空科學觀測海拔高度世界紀錄。
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，在珠峰地區探測大氣水汽同位素、甲烷、黑碳、二氧化碳等大氣標識物，獲得珠峰地區大氣水汽傳輸和溫室氣體垂直變化過程關鍵科學數據。
“我們要挑戰升空高度高於珠峰的目標。”何澤青說。這一次，由青藏高原研究所、空天資訊創新研究院、長春光學精密機械與物理研究所和中電科八所等單位抽調的63名科考隊員組隊向珠峰前進。
浮空艇科考分隊總調度付強是一名90後，2018年第一次上高原時，因不適應高原氣候，氧氣不足，一路上頭重腳輕，不作業時他躺在床上休息了一個星期才逐漸好轉。
如今再“戰”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，到了中午又陸陸續續地換成了短袖。高原上又曬又冷又幹的環境，讓部分隊員經常流鼻血。
在這裡，衣食住行一切從簡。取水不方便，隊員們輪流去珠峰站打水；水裝在塑膠桶裏，中午太陽曬久了，水中瀰漫著膠皮的氣味；沒有建築物遮擋，這裡風沙肆虐，吃飯咬到沙子是常有的事。
在珠峰地區工作，最稀缺的是氧氣，最不缺的是精神。
浮空艇結構設計師陳其是一名95後，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，協助其他隊員完成浮空艇的充氣工作。在高原，風雲變化莫測。試驗當天，天氣預報顯示將會出現南風，而在現場展開充氣作業的過程中，風向突然變成了北風。
“這對於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，而當風向轉變後，如果協調不到位，氣體在內部流竄，會出現局部應力過大導致材料撕裂的風險。現場25個隊員通過控制小車的角度，避免氣體出現巨大的波動。歷經10小時，成功將浮空艇轉入錨泊狀態。在冷風中吹了一整夜，陳其和同事已經手腳冰涼。充氣作業結束後，有人買回了牛羊肉，用高壓鍋一蒸，熱熱鬧鬧地犒勞了大夥兒。
1999年出生的研二學生崔宇軒跟隨隊伍來到珠峰實習，他始終記得風機測試的一個細節：在完成風機性能檢測後，在場的一位科學家提出質疑，認為風機的聲音不對，多方檢查均未發現問題後，這位科學家仍堅持要求拆卸風機、檢查內部的零部件。後來發現，果然是風機的零件在運輸中出現了輕微的磨損。
在這裡，陳其受到了觸動，“科學就是要迎難而上，用技術手段解決現有的難題。”崔宇軒則發現，“科學要做到極致的嚴謹，任何一環的差錯都可能導致功虧一簣。”
巔峰使命
什麼是巔峰使命？
“站在世界之巔解決科學難題。”有隊員給出了這樣的答案。這次青藏高原綜合科學考察研究立意為“巔峰使命”。
九上高原後，空天院浮空艇平臺團隊積累了大量的青藏高原氣象數據。他們構建了從設計、倣真、測試、系統整合、外場試驗的全產業鏈流程，對艇體材料、測控系統、能源系統、錨泊設備等進行了深度的攻關研究，迭代升級。
突破來源於科學的底氣，青年的力量也在此彰顯。
1993年出生的陜西小夥屈維，從北京化工大學碩士畢業後，加入了空天院浮空艇平臺團隊。在一次試驗中，他發現，當高壓氦氣充入艇體，會對囊體材料產生衝擊，影響浮空艇的安全，高分貝噪音還會對現場的操作人員帶來聽力的損傷。經過研究，他發明瞭快速充氣減壓裝置，對高壓氣體進行減壓、減速、減流，實現了每小時可充入2500公斤浮力氦氣的目標。
在後續的試驗中，為了縮短機殼拆卸時間，屈維又發明瞭快速拆卸裝置，如今已經全面應用在了浮空艇及其他浮空器上。
“將最新的成果和技術用於解決最前沿的科學問題。”張泰華說，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。浮空艇科考分隊執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。
這一天，當“浮空艇升空高度突破9000米”的聲音從對講機裏傳來，有隊員從行軍床上跳下來，盯著螢幕。
“努力了5年的研發，終有了回報。” 張泰華在現場百感交集，所有人在這片營地裏歡呼鼓掌。
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，獲得了珠峰地區大氣水汽傳輸和溫室氣體垂直變化過程關鍵科學數據，為揭示西風傳輸影響下的青藏高原環境變化提供了重要科學依據。
“科考是人類認識自然規律、推動技術發展的重要實踐活動，是當前落實創新驅動發展戰略的重要舉措。”空天院黨委書記蔡榕得知消息後提筆稱讚：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。下一站，他們要前往另一處科研基地，完成新的“巔峰使命”。
中青報·中青網見習記者 楊潔 來源：中國青年報
2022年05月23日 08 版
