我們從哪里來(lái)?我們向何處去?我們?cè)谟钪嬷惺欠窆陋?dú)?

要回答這些終極之問(wèn)，僅僅立足于地球是不行的，我們還需要站得更高。用中國(guó)科學(xué)院院士萬(wàn)衛(wèi)星的話說(shuō)，“走出地球再回望，置身局外才能獲得更有意義的全新視角。”

在近日召開(kāi)的香山科學(xué)會(huì)議第666次學(xué)術(shù)討論會(huì)上，與會(huì)專(zhuān)家探討了走出地球，利用高空科學(xué)氣球進(jìn)行南極科學(xué)實(shí)驗(yàn)研究的相關(guān)問(wèn)題。

高空氣球：空間科學(xué)研究的重要工具

高空科學(xué)氣球是一種運(yùn)行于臨近空間的高性能運(yùn)載工具與浮空試驗(yàn)平臺(tái)。臨近空間一般是指海拔高度在20千米—100千米范圍內(nèi)，介于地球大氣層與外太空空間的臨界區(qū)域。

作為飛行在平流層高度(20千米—40千米)的無(wú)動(dòng)力飛行器，高空科學(xué)氣球是開(kāi)展多種科學(xué)和技術(shù)研究的重要科學(xué)探測(cè)平臺(tái)，也是唯一成熟應(yīng)用的浮空式臨近空間飛行器。“目前它已經(jīng)成為與火箭、人造衛(wèi)星等飛行器并駕齊驅(qū)的進(jìn)行空間科學(xué)研究的工具。”會(huì)議執(zhí)行主席之一、中科院空天信息創(chuàng)新研究院研究員蔡榕說(shuō)。

事實(shí)上，人們利用高空科學(xué)氣球開(kāi)展科學(xué)研究由來(lái)已久。早在1912年，美國(guó)天文學(xué)家維克托·赫斯就利用一個(gè)熱氣球，帶著3臺(tái)靜電器，飛上了5300米的高空。他的實(shí)驗(yàn)表明，大氣輻射來(lái)自外太空。因?yàn)檫@個(gè)發(fā)現(xiàn)，他于1936年獲得諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。

由于高空科學(xué)氣球具備長(zhǎng)達(dá)數(shù)月的穩(wěn)定“凝視”能力，可發(fā)放并回收重量、體積巨大的載荷，具有分辨率高、響應(yīng)快、覆蓋區(qū)域廣、實(shí)驗(yàn)靈活、周期短、成本低、高效能等優(yōu)勢(shì)，美國(guó)、日本、法國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)利用高空科學(xué)氣球開(kāi)展了多年的南極科學(xué)實(shí)驗(yàn)。

南極：放飛科學(xué)氣球的理想之地

當(dāng)前，加強(qiáng)對(duì)南極的探測(cè)和認(rèn)知，搶奪未來(lái)全球氣候環(huán)境政策制定的話語(yǔ)權(quán)，培育相關(guān)新興高技術(shù)產(chǎn)業(yè)，已成為世界各國(guó)的競(jìng)爭(zhēng)焦點(diǎn)。“雖然我國(guó)也利用浮空平臺(tái)進(jìn)行了對(duì)臨近空間的觀測(cè)工作，但在南極開(kāi)展相關(guān)實(shí)驗(yàn)對(duì)我們來(lái)說(shuō)是嶄新的領(lǐng)域。”會(huì)議執(zhí)行主席之一、中科院院士顧逸東強(qiáng)調(diào)，各國(guó)之所以選擇南極，是因?yàn)槟蠘O有著獨(dú)特的區(qū)位優(yōu)勢(shì)。

南極內(nèi)陸的夏季，有較長(zhǎng)的極晝期，在此期間利用極區(qū)上空繞極環(huán)流的條件開(kāi)展氣球飛行，氣球體積與浮力的變化波動(dòng)較小，可使氣球在較穩(wěn)定的高度上持續(xù)飛行，飛行時(shí)間通常在一星期以上。國(guó)際上，目前南極大型科學(xué)氣球飛行時(shí)間最長(zhǎng)已超過(guò)一個(gè)月，小型氣球飛行時(shí)間最長(zhǎng)已超過(guò)兩個(gè)月。與此同時(shí)，在南極開(kāi)展氣球繞極飛行，沒(méi)有跨國(guó)飛行的限制，是全球范圍內(nèi)開(kāi)展長(zhǎng)時(shí)間氣球飛行的最佳區(qū)域。

同時(shí)，極地也對(duì)認(rèn)識(shí)地球系統(tǒng)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，從美國(guó)、日本和法國(guó)等國(guó)開(kāi)展南極氣球飛行的情況看，南極氣球科學(xué)探測(cè)誕生了相當(dāng)多的原創(chuàng)科學(xué)思想、使用了新一代科學(xué)探測(cè)技術(shù)和手段，激發(fā)科學(xué)家的潛能，取得重要科學(xué)成果，為前沿科學(xué)研究和先進(jìn)的空間科學(xué)任務(wù)夯實(shí)基礎(chǔ)。

與會(huì)專(zhuān)家一致認(rèn)為，利用南極大氣環(huán)流和無(wú)空域限制的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，開(kāi)展浮空平臺(tái)長(zhǎng)航時(shí)繞極飛行科學(xué)實(shí)驗(yàn)，打開(kāi)地球科學(xué)、環(huán)境科學(xué)、行星科學(xué)、天文學(xué)的獨(dú)特窗口，對(duì)于地球系統(tǒng)科學(xué)的飛躍式發(fā)展和我國(guó)行星科學(xué)學(xué)科建設(shè)具有重要的戰(zhàn)略意義。

關(guān)鍵詞： 南極 放氣球 臨近空間