遭遇极端天气、出乎意料的碰撞,本报记者新疆亲历我国近太空商业载人旅行项目—“旅行者”2号试飞
“九天揽月”,科学弥艰
本报记者 李文芳
本报记者 李文芳
当飞机起飞,从窗口俯瞰,城市犹如沙盘,随着高度的上升消失在云层深处,那是1万米左右的高空,目之所及一片澈蓝;
当火箭腾空,载着人类飞天的梦想,将宇航员带进宇宙,那是距离地球30万米左右的太空,回头看,地球是个美丽的蓝色星球,犹如弹珠;
临近空间,又称近太空,是指海拔20公里至100公里的空间。这里除了火箭划过的优美线条,几乎还是片“处女地”。从这里俯瞰,地球呈现的是最优美的蓝色弧线。
有没有想过,有一天,科技会带着每一个普通人,飞向近太空,去与我们的星球对视。
遭遇极端天气、出乎意料的碰撞,本报记者新疆亲历我国近太空商业载人旅行项目—“旅行者”2号试飞
“九天揽月”,科学弥艰
本报记者 李文芳
刚刚进入的11月,注定会满足航天迷们所有的想象。过去一周,珠海航展上亮相的“黑科技”令人目不暇接,“胖五”的首秀让世界看到中国航天事业的精彩。而宇航员景海鹏和陈东在“天宫二号”里泡起了红茶,又燃起多少人“九天揽月”的梦想。但别灰心,不当宇航员,也可能圆“太空梦”。
11月9日晚,新疆光启博斯腾湖临近空间放飞基地,在之前经历极端天气突变、起飞时遭遇撞击等因素下,深圳光启旗下光启科学研制的“旅行者”2号搭载小型生物试飞,成功升空。在上升至1.2万米高度时,因部分通讯和控制系统出现异常,“旅行者”2号按地面指令紧急降落,返回地面。光启集团表示,虽没有完成预设的2万米以上高度,但“旅行者”2号的放飞经验,“为我们临近空间载人旅行计划留下了宝贵的、历史性的知识与资料”,光启不会停下探索临近空间的脚步。这一结果,来之不易。
深圳光启高等理工研究院院长、光启科学董事会主席刘若鹏是浙大校友,在9月份参加B20峰会时曾向记者透露,“旅行者”号载人项目,将会在不久后,随着光启与杭州未来科技城管委会合作成立“光启未来谷总部”后,来到杭州。目前,“光启未来谷总部”项目还在对接洽谈中。
博斯腾湖
一波三折的试飞
试飞过程可谓一波三折,科学实验的不确定性充分显现。“旅行者”2号试飞时间从先前确定的11月6日延迟至11月7日凌晨,又因当天风速过大而中途暂停,在考虑到天气、空域允许条件下,最终延迟至11月9日晚。
11月5日,博斯腾湖沿岸出现降雪,据当地气象部门监测数据显示,这场雪在该地域十年一遇。也因此,产生了“局部性热力差异”极端天气,导致随后放飞现场风速达到9米每秒甚至最高时到16米每秒,远超过“旅行者”2号验证版可以承受的最大风速5米每秒。
在11月7日凌晨南疆零下5摄氏度的风中,记者与来自国内外120多家媒体同行,亲历了“旅行者”2号试飞现场。顺着大巴车缓缓驶进光启博斯腾湖临近空间放飞基地,漆黑的夜被眼前的灯光照亮。现场的媒体同行和工作人员“全副武装”,无不裹紧大衣,戴上帽子、口罩,有些还贴上了“暖宝宝”。
视线里,平坦空旷的地面上,一个直径达40米的巨大的银色囊体正在慢慢充着氦气,由干瘪变得圆润,随着旷野的风“飕飕”作响。囊体四周几股细绳将其牢牢固定住。囊体一侧,是一座直径2.5米、高3.5米的白色六边形舱体,舱体内搭载了一个小型生命保障系统,携带一只事先放进去的小乌龟。
一旁的“旅行者”2号项目总负责人周飞介绍说,白色舱体就是“旅行者”2号的主舱,是在上个月中旬亮相完深圳双创周后便运往放飞基地的,而双创周期间李克强总理还参观了光启集团的产品展示。试飞“旅行者”2号是为了进一步验证载人项目设计的可靠性以及回收的可控制性。
为了这个项目,光启准备了将近一年,组建了囊体组、结构组、强度组、航电组、通讯组、光学组、测试组等共256人的研究团队。
周飞说,“旅行者”2号是一种浮空器,由囊体和舱体两部分组成,此次放飞高度设定不低于2万米。这个高度相对应充入囊体的氦气量不少于囊体总体积的1/20,随着囊体飞行高度的增加,气压将逐渐降低,囊体内外压差加剧,上升至预设高度,也就是进入临近空间后囊体膨胀到最大,实现在该空间漂浮作业,而当氦气减少后“旅行者”2号将会逐渐下降。
自上个月开始,现场50名科研人员已经在基地持续工作了一个月。这几日,更是连续33个小时没合眼,一直在试飞现场忙碌的光启集团联合创始人、光启科学联席行政总裁栾琳博士已经嗓子沙哑,现场一名女工作人员还被冻哭。
在现场等了一个多小时后,再厚的衣服也被浸入些许寒气,凌晨两三点,风力开始加强,工作人员招呼记者们进入大巴继续等待。夜里的寒冷加上疲惫,让人不知不觉睡着了。过了不知多少时间,栾琳博士上了车,大伙还以为即刻就试飞了,准备扛上设备出去拍照,不想栾琳博士用有些沙哑的声音告诉大家,由于现场风速超过预设,起飞暂停。
就在我们回酒店后,现场科研人员和相关工作人员依旧在现场调试,稍作休整后继续寻找最佳试飞时间点。团队在11月8日两次尝试试飞,都未能等到合适的试飞窗口,直到11月9日晚,工作人员才等待到最佳的试飞时机。
好在,科学实验,在充满诸多不确定因素后,没有太令人失望。
临近空间
未开发的处女地
临近空间,又称近太空,一般指海拔20公里至100公里的空间区域,是在卫星之下、飞机之上的过渡区域,这片广袤的空间几乎还是片未开发的“处女地”。20公里高度附近温度平均在-55℃以下,大气压力不足地面大气压力的1/20,紫外辐射强度和臭氧浓度也大大高于地面。
由于空气过于稀薄,以致大多数飞机无法在该空域飞行;而对于卫星来说,该空域的万有引力又显得过大,卫星无法在这个空域某一高度的轨道上环绕地球运行;常规电子设备和材料在这种高臭氧、强紫外线环境组合下,根本无法正常工作,更别提生物的存活了。
刘若鹏说,这片空间又蕴藏着巨大的可能,是提供全天候高速率无线网络覆盖、高分辨率地理测绘、高空交通指挥、对地高精度监控、对天高清晰成像等科学研究和新型空间服务的理想区域。也正因为如此,光启在慢慢踏足这片区域,“拓展人类生存空间”,让不可能变成可能。
据介绍,2015年2月,光启正式启动临近空间载人项目。当年6月,光启在新西兰南岛的光启阿什伯顿临近空间基地试飞中国首个临近空间商用平台“旅行者”号,并成功飞抵至2.1万米高空。而今年11月9日,光启在历经数次起飞波折后在新疆博斯腾湖试飞搭载生命体的“旅行者”2号,试飞虽未完全成功,但却再次用科技证明我国临近空间商业旅行的可能性。
“旅行者”2号,究竟有哪些神奇之处?随着栾琳博士的讲解,它的面纱逐渐揭开。正如现场所见,“旅行者”2号由两部分构成,主舱和囊体。
看着像是一层薄薄锡纸的囊体,是由厚度仅为0.18mm轻质高强囊皮材料制成。这一材料突破了高强纤维复合技术、抗辐耐候叠层复合技术、耐候高阻隔涂层技术等关键技术,既能适应临近空间低温、低压、强紫外和高臭氧浓度的外部环境,又能承受飞行器在临近空间飞行时产生的巨大内部压力。这些囊体均由光启自主研发,在位于深圳市大鹏新区葵涌的葵涌空间材料中试基地进行加工、生产。
白色的舱体是由螺旋桨、铁砂释放器、主舱、着陆缓冲装置构成。螺旋桨和铁砂释放器控制航向姿态、保持舱体稳定飞行。主舱采用了临近空间飞行器特有的气动外形,为舱外的动力控制系统、光学载荷系统以及通信系统的各种天线提供安装位置;舱内则安装有航电、通讯、飞控、能源和生命保障系统,可实现乘客在舱内自由走动,并能上网及时分享太空旅行的感受。
刘若鹏补充说,“旅行者”2号最大的技术突破就是智能飞控系统。舱体内有三套相互独立的通信系统,一旦通信系统全部故障,“旅行者”2号脱离地面后台设备的控制,舱体还可通过智能飞控系统实现自主判断后平稳回到预设地面。而万一出现囊体破裂等突发情况,降落到一定高度后,舱体将会把囊体切掉,舱体携带的直径达到50多米的降落伞将打开,给太空旅行扣上“双保险”。
相较于在新西兰成功试飞的“旅行者”1号,“旅行者”2号增加了携带舱体升空、天地对话、柔性太阳能薄膜电池、动力螺旋桨等功能,试飞难度也随之增加。
“旅行者”号
太空探索不止步
时间定格在11月9日晚22时44分,博斯腾湖放飞基地,前期囊体内充入经过精密计算的氦气后,经过浮力转移,指挥室内倒计时起,这个庞大的“水滴状”囊体用22根拉网,平稳地拽着用6根吊绳牵引的重达一吨多的白色舱体,开始缓慢升空。
持续忙碌近一个月的现场科研人员松了一口气。博斯腾湖放飞基地后台监控平台上显示着它不断上升的轨迹:
22时50分,3600米;22时57分,7300米;22时59分,8700米……“旅行者”2号带着研究团队的梦想一直上升、上升……
其间,指挥员还用电脑与“旅行者”2号验证版进行“天地对话”:
“hello!”(你好)
“hello world”。(你好地球)
“where are you?”(你在哪里)
“86.852,41.715,4614m.”“旅行者”2号发来自己的准确定位。
就在“旅行者”2号升空至海拔1.2万米高度时,正常通信突然中断,备用系统自动启动,传回的数据显示,部分通讯系统和控制系统无法正常工作。试飞团队立即通过备用系统,对“旅行者”2号发出了紧急降落指令,“旅行者”2号随即迅速着陆。技术人员随即赶往预估着陆地点。
据了解,“旅行者”2号在起飞时不太平稳,舱体与地面发生碰撞。试飞团队初步分析认为,系统故障可能与此次碰撞有关。
随即,由周飞博士带队的回收团队在冰天雪地里出发,带着冷水和干粮去寻找“旅行者”2号。但由于天气太冷,栾琳博士指示回收团队先行返回,待天亮后继续寻找。目前他们大致掌握了降落的坐标。
11月10日凌晨4时,栾琳博士就“旅行者”2号放飞情况进行相关说明,她表示,由于没有达到预定高度,仅完成了携带舱体升空、天地对话和飞行中数据采集的实验,柔性太阳能薄膜电池、动力螺旋桨、生命保障体系等功能由于未能达到预设高度,而没有完成实验。
“这次试飞积累的经验和数据,将对我们接下来的旅行者号系列的设计、改进有极大帮助,我们会继续坚持对临近空间的探索,直到完成载人旅行的目标。” 栾琳透露,“旅行者”号团队已经在着手设计和测试“旅行者”3号,拟在明年择日进行试飞实验。
如果上升至2万米高空,俯瞰地球是什么样子?从新西兰试飞成功的“旅行者”号采集回来的影像中看,一道蔚蓝色的优美弧线掠过浩瀚的宇宙,大片的陆地与海洋清晰地置于眼前,蔚为壮观,仿佛触手可及。如果幸运,还能看到宇宙中一颗流星划过。
与国外一些公司利用火箭发射技术推出载人航天游中乘客伴随着失重、超重、惊心动魄的速度等体验不同。光启的“旅行者”号的设计可让人像乘坐电梯或缆车一样,平稳地升到临近空间,乘坐更加舒适、便捷,且成本将控制在10万美金以内。
栾琳表示,除了载人,“旅行者”号系列还可在通信、气象、遥感等应用上进行探索,也可为宇宙物理学、太阳物理学等学科提供科学探索平台、承担多种研究应用。
刘若鹏透露说,旅行者号系列浮空器试飞成功后,未来将在南北半球分别建立临近空间旅游基地,具体地点就放在中国新疆的博斯腾湖南岸和新西兰南岛阿什伯顿。一个是大漠湿地,一个是秀丽海岛,风光无限,最主要的,还要数俯瞰地球的那一刻震撼。
法国作家杜伽尔曾说,生活是一种延绵不绝的渴望,渴望不断上升,变得更伟大而高贵。不是吗,人类不断向外发展,通过科技不断冲破极限,哪怕历经挫折,也要飞向更高,亲自去与自己的星球对话。
而谁又知道,这背后到底经历了什么。
(截至11月10日记者发稿前,栾琳博士带领回收队还在无人区搜索“旅行者”2号。)