今天，我想和你好好谈「碳」
「碳」，
一个我们并不陌生的存在。
元素周期表第6位，
C+O₂＝CO₂，
金刚石、石墨……
这些都是我们对它的最初印象。
随着我们对世界的认知不断拓展，
我们对碳的了解也越来越多：
惊艳世界的喀斯特地貌
（喀斯特地貌主要由含有碳元素的碳酸盐类岩石构成），
支撑我们社会发展的化石燃料……
生物体内绝大多数分子也都含有碳元素，
人类乃至地球上一切已知生命均被称之为「碳基生命」。
不可否认，
我们生存在一个「碳」的世界。
来自浩瀚宇宙的碳元素，
已在地球巡游了46亿年，
在一场场碳的循环中，
塑造了这颗我们赖以生存的、
湛蓝、深邃、美丽地球。
大自然努力维系着地球的碳平衡，
让我们享受着一切便利与发展。
但人类的过度索取却逐步打破了这种平衡。
进入2022年夏季，我国多地经历了一波接一波的炎热天气。近日，山东省发布高温预警，全省10市最高温度超37℃，局部超40℃；河南省18个地市20日的最高温度都在35℃-40℃间，地表最高温度，更是达到74.1℃。
网友纷纷表示：长这么大没这么热过……
而曾被称为「世界冷极」的南极，在近期评分超高的BBC纪录片《七个世界，一个星球》中摄制组成员居然感叹道“这里太热了”。
新西兰维多利亚大学的气候专家研究发现过去25年间有3万亿吨冰从南极融化，其中50%的冰都是最近5年之内融化的，从2012年至今南极大陆的冰融化速度翻了3倍。
地球另一端的北极，情况也并不乐观。
新西兰维多利亚大学的气候专家研究发现过去25年间有3万亿吨冰从南极融化，其中50%的冰都是最近5年之内融化的，从2012年至今南极大陆的冰融化速度翻了3倍。
地球另一端的北极，情况也并不乐观。
在冰川消退后裸露出的岩石上冰岛人立下了一块石碑写着这样一段话：
“奥尔屈尔”是冰岛第一座消失的冰川，未来两百年内所有冰川可能都会遭遇类似的命运，这座纪念碑是为了承认我们知道在发生什么，也知道该做些什么，但只有我们自己知道是否做了这些。”
气候变暖是近些年全球的热门话题，导致地球变暖的元凶就是碳的产物之一——「二氧化碳」。而我们社会发展不可或缺的石油、煤炭、木材等资源都是由「碳」构成，这些能源消耗的越多，「二氧化碳」就制造的越多。曾经，肩负着地球「固碳」重任的海洋、森林、土壤等，也因人类活动的过度干涉遭遇了各种环境问题，导致固碳能力大大下降。
在无数事实面前，
「碳达峰、碳中和」的声音日益高涨，
「碳」，
成为了人类社会的新焦点。
2021年10月，国务院印发的《2030年前碳达峰行动方案》提出：将绿色低碳理念贯穿于交通基础设施规划、建设、运营和维护全过程，降低全生命周期能耗和碳排放。公路作为最基础、最广泛的交通基础设施，公路建设碳减排工作已引起多方重视。
其中，于近日正式投入运行的中国首条贯穿“死亡之海”塔克拉玛干沙漠的等级公路——塔里木沙漠公路，正是我国「零碳示范工程」。公路全场522公里，科技人员将降碳、固沙、节能一起抓，通过生态防护林、太阳能光伏发电等多种手段，让公路全线实现了零碳排放。
除此之外，全国各地也有不少公路建设项目通过多种科技手段实现了节能减排。
在湖南省长沙市，湘通路、金椅路、芦湾路、母山路、沁福路等多个市政公路项目在施工过程中运用了中科盛联自主研发的易孚森环保土体稳定技术，将当地建筑垃圾等大宗固废经过处理后形成满足工程应用指标的道路材料，以替代传统筑路材料和回填材料，固废资源化处置资源利用率95%以上，在节约原生资源、保护生态环境的同时，大幅度减少碳排放量，对绿色道路设计、环保道路建设的实施和推广起到积极作用。
在过去的一周里，「全国低碳日」（6月15日）及「节能宣传周」（6月13日-19日）活动在全国掀起了一股减碳的热潮。但环保是一项长期任务，我们的热情不应仅局限于活动当天。
对我们而言，“碳中和”可以是倡导低碳生活：绿色出行、垃圾细分类、26℃的空调、人走灯灭、手净水停、光盘行动、自带购物袋、纸张双面印…… 这些看似微不足道的行为，只要我们都愿意去做，就可以积少成多，久久为功。
希望我们可以携手共同续写人类的理想生活，共建美好家园。你的一小步，真的可以成就减碳的一大步。
「碳」，
一个我们并不陌生的存在。
元素周期表第6位，
C+O₂＝CO₂，
金刚石、石墨……
这些都是我们对它的最初印象。
随着我们对世界的认知不断拓展，
我们对碳的了解也越来越多：
惊艳世界的喀斯特地貌
（喀斯特地貌主要由含有碳元素的碳酸盐类岩石构成），
支撑我们社会发展的化石燃料……
生物体内绝大多数分子也都含有碳元素，
人类乃至地球上一切已知生命均被称之为「碳基生命」。
不可否认，
我们生存在一个「碳」的世界。
来自浩瀚宇宙的碳元素，
已在地球巡游了46亿年，
在一场场碳的循环中，
塑造了这颗我们赖以生存的、
湛蓝、深邃、美丽地球。
大自然努力维系着地球的碳平衡，
让我们享受着一切便利与发展。
但人类的过度索取却逐步打破了这种平衡。
进入2022年夏季，我国多地经历了一波接一波的炎热天气。近日，山东省发布高温预警，全省10市最高温度超37℃，局部超40℃；河南省18个地市20日的最高温度都在35℃-40℃间，地表最高温度，更是达到74.1℃。
网友纷纷表示：长这么大没这么热过……
而曾被称为「世界冷极」的南极，在近期评分超高的BBC纪录片《七个世界，一个星球》中摄制组成员居然感叹道“这里太热了”。
新西兰维多利亚大学的气候专家研究发现过去25年间有3万亿吨冰从南极融化，其中50%的冰都是最近5年之内融化的，从2012年至今南极大陆的冰融化速度翻了3倍。
地球另一端的北极，情况也并不乐观。
新西兰维多利亚大学的气候专家研究发现过去25年间有3万亿吨冰从南极融化，其中50%的冰都是最近5年之内融化的，从2012年至今南极大陆的冰融化速度翻了3倍。
地球另一端的北极，情况也并不乐观。
在冰川消退后裸露出的岩石上冰岛人立下了一块石碑写着这样一段话：
“奥尔屈尔”是冰岛第一座消失的冰川，未来两百年内所有冰川可能都会遭遇类似的命运，这座纪念碑是为了承认我们知道在发生什么，也知道该做些什么，但只有我们自己知道是否做了这些。”
气候变暖是近些年全球的热门话题，导致地球变暖的元凶就是碳的产物之一——「二氧化碳」。而我们社会发展不可或缺的石油、煤炭、木材等资源都是由「碳」构成，这些能源消耗的越多，「二氧化碳」就制造的越多。曾经，肩负着地球「固碳」重任的海洋、森林、土壤等，也因人类活动的过度干涉遭遇了各种环境问题，导致固碳能力大大下降。
在无数事实面前，
「碳达峰、碳中和」的声音日益高涨，
「碳」，
成为了人类社会的新焦点。
2021年10月，国务院印发的《2030年前碳达峰行动方案》提出：将绿色低碳理念贯穿于交通基础设施规划、建设、运营和维护全过程，降低全生命周期能耗和碳排放。公路作为最基础、最广泛的交通基础设施，公路建设碳减排工作已引起多方重视。
其中，于近日正式投入运行的中国首条贯穿“死亡之海”塔克拉玛干沙漠的等级公路——塔里木沙漠公路，正是我国「零碳示范工程」。公路全场522公里，科技人员将降碳、固沙、节能一起抓，通过生态防护林、太阳能光伏发电等多种手段，让公路全线实现了零碳排放。
除此之外，全国各地也有不少公路建设项目通过多种科技手段实现了节能减排。
在湖南省长沙市，湘通路、金椅路、芦湾路、母山路、沁福路等多个市政公路项目在施工过程中运用了中科盛联自主研发的易孚森环保土体稳定技术，将当地建筑垃圾等大宗固废经过处理后形成满足工程应用指标的道路材料，以替代传统筑路材料和回填材料，固废资源化处置资源利用率95%以上，在节约原生资源、保护生态环境的同时，大幅度减少碳排放量，对绿色道路设计、环保道路建设的实施和推广起到积极作用。
在过去的一周里，「全国低碳日」（6月15日）及「节能宣传周」（6月13日-19日）活动在全国掀起了一股减碳的热潮。但环保是一项长期任务，我们的热情不应仅局限于活动当天。
对我们而言，“碳中和”可以是倡导低碳生活：绿色出行、垃圾细分类、26℃的空调、人走灯灭、手净水停、光盘行动、自带购物袋、纸张双面印…… 这些看似微不足道的行为，只要我们都愿意去做，就可以积少成多，久久为功。
希望我们可以携手共同续写人类的理想生活，共建美好家园。你的一小步，真的可以成就减碳的一大步。
重庆武隆开启旅游“三次创业”加快打造世界知名旅游目的地
为进一步扩大重庆武隆旅游品牌的全球知名度美誉度，助力重庆建设国际消费中心、中西部国际交往中心，促进川渝共建巴蜀文化旅游走廊，6月21日，武隆喀斯特申遗成功15周年活动暨武隆旅游“三次创业”新闻发布会在重庆市人民政府新闻办举行。
重庆市武隆区委书记何庆介绍，武隆将于6月27日至28日举行系列申遗成功15周年庆祝活动，以“严格保护、世代传承、永续利用”为主题，推出中国南方喀斯特世界自然遗产年会、申遗成功15周年成就展、全国旅行商活动、招商引资及签约活动等，并深入推进一批重点项目建设，全力打造以喀斯特为“魂”的具有核心吸引力的世界级旅游IP标识，赋能以国际化为引领的武隆旅游“三次创业”。
据了解，作为全市首个“世界自然遗产地”，武隆抢抓世界自然遗产申遗成功和渝湘高速通车的发展机遇，成功开启旅游“二次创业”并收获良好成效。数据显示，全区2021年接待游客突破4000万人次，实现增长20余倍。
为加强旅游业“一业兴、百业旺”的“倍增效应”，武隆又把握航空时代、高铁时代即将来临的窗口期，迅速开启“三次创业”。
今年以来，武隆确定了“生态优先、旅游引领、三产融合、强区富民”的发展战略，制定了《加快建设世界知名旅游目的地的决定》和《武隆旅游国际化发展规划》，出台了市场营销、主体培育、支持政策等“1+N”配套文件，还通过举办重庆市首届大学生龙舟邀请赛、白马山汉式集体婚礼、在渝外国人士走进武隆等系列活动，有效促进了旅游市场回暖。今年前5个月，全区累计接待游客1485万人次、同比增长11.5%，旅游综合收入实现65.3亿元、同比增长12.7%。
谈及如何持续深入推进旅游“三次创业”，何庆透露，武隆将紧扣“做深产业链、提升贡献度”，规划构建“6+4”产业链，即打造研学、运动、艺术、康养、婚恋、服务六大核心产业链和“工业+旅游”“农业+旅游”“服务业+旅游”“建筑业+旅游”等四大深度融合发展产业链，做深做细“全域游”，不断将“打卡地”变成“刷卡地”，提升发展的“含金量”“含新量”“含绿量”，全面叫响“世界自然遗产·天地大美武隆”旅游品牌，加快建设世界知名旅游目的地。
为此，武隆谋划项目165个，投资金额达1406亿元。其中，武隆首个政府采购PPP项目，即以仙女山小火车风景线和“云上恋桥”为标志的“碳中和”景区及配套项目将于近期正式开工，总投资超67亿元。
同时，聚焦重庆市旅游装备及消费品产业基地打造，武隆策划31个项目，投资达105亿元，现已落地旅游装备关联企业８家、签约项目２个。今年5月，武隆还获批重庆市旅游装备产业园（建设基地）。
此外，今年重庆市政府工作报告中提出的“支持武隆旅游国际化建设”也得到了重庆市文化旅游委的积极响应。重庆市文化旅游委副主任秦定波表示，将从建立和完善旅游国际化的机制体制、做好旅游国际化的顶层设计、打造好国际化水准的旅游产品和业态、实现旅游国际化品牌突破、实现旅游国际化的市场突破等五个方面支持武隆第三次创业，加快建设世界级旅游目的地。
为进一步扩大重庆武隆旅游品牌的全球知名度美誉度，助力重庆建设国际消费中心、中西部国际交往中心，促进川渝共建巴蜀文化旅游走廊，6月21日，武隆喀斯特申遗成功15周年活动暨武隆旅游“三次创业”新闻发布会在重庆市人民政府新闻办举行。
重庆市武隆区委书记何庆介绍，武隆将于6月27日至28日举行系列申遗成功15周年庆祝活动，以“严格保护、世代传承、永续利用”为主题，推出中国南方喀斯特世界自然遗产年会、申遗成功15周年成就展、全国旅行商活动、招商引资及签约活动等，并深入推进一批重点项目建设，全力打造以喀斯特为“魂”的具有核心吸引力的世界级旅游IP标识，赋能以国际化为引领的武隆旅游“三次创业”。
据了解，作为全市首个“世界自然遗产地”，武隆抢抓世界自然遗产申遗成功和渝湘高速通车的发展机遇，成功开启旅游“二次创业”并收获良好成效。数据显示，全区2021年接待游客突破4000万人次，实现增长20余倍。
为加强旅游业“一业兴、百业旺”的“倍增效应”，武隆又把握航空时代、高铁时代即将来临的窗口期，迅速开启“三次创业”。
今年以来，武隆确定了“生态优先、旅游引领、三产融合、强区富民”的发展战略，制定了《加快建设世界知名旅游目的地的决定》和《武隆旅游国际化发展规划》，出台了市场营销、主体培育、支持政策等“1+N”配套文件，还通过举办重庆市首届大学生龙舟邀请赛、白马山汉式集体婚礼、在渝外国人士走进武隆等系列活动，有效促进了旅游市场回暖。今年前5个月，全区累计接待游客1485万人次、同比增长11.5%，旅游综合收入实现65.3亿元、同比增长12.7%。
谈及如何持续深入推进旅游“三次创业”，何庆透露，武隆将紧扣“做深产业链、提升贡献度”，规划构建“6+4”产业链，即打造研学、运动、艺术、康养、婚恋、服务六大核心产业链和“工业+旅游”“农业+旅游”“服务业+旅游”“建筑业+旅游”等四大深度融合发展产业链，做深做细“全域游”，不断将“打卡地”变成“刷卡地”，提升发展的“含金量”“含新量”“含绿量”，全面叫响“世界自然遗产·天地大美武隆”旅游品牌，加快建设世界知名旅游目的地。
为此，武隆谋划项目165个，投资金额达1406亿元。其中，武隆首个政府采购PPP项目，即以仙女山小火车风景线和“云上恋桥”为标志的“碳中和”景区及配套项目将于近期正式开工，总投资超67亿元。
同时，聚焦重庆市旅游装备及消费品产业基地打造，武隆策划31个项目，投资达105亿元，现已落地旅游装备关联企业８家、签约项目２个。今年5月，武隆还获批重庆市旅游装备产业园（建设基地）。
此外，今年重庆市政府工作报告中提出的“支持武隆旅游国际化建设”也得到了重庆市文化旅游委的积极响应。重庆市文化旅游委副主任秦定波表示，将从建立和完善旅游国际化的机制体制、做好旅游国际化的顶层设计、打造好国际化水准的旅游产品和业态、实现旅游国际化品牌突破、实现旅游国际化的市场突破等五个方面支持武隆第三次创业，加快建设世界级旅游目的地。
光明日报：空中“大白鲸”，科考新平台
在第二次青藏高原综合科学考察中，由中国科学院空天信息创新研究院研制的浮空艇创造了多项科考纪录，吸引了公众的视线——“极目一号”Ⅲ型浮空艇平台搭载众多科考仪器及设备，分别于5月15日4时40分、5月21日5时09分，升空高度两次超过世界最高峰珠穆朗玛峰，分别到达海拔9032米、海拔9050米，打破同类型浮空器的升空观测高度世界纪录，获得了珠峰地区大气水汽传输和温室气体垂直变化过程关键科学数据。
“极目一号”Ⅲ型浮空艇体积巨大，从外表看来形似“大白鲸”。如此大型的科学考验研究平台，科研人员是如何科学驯“鲸”的？浮空艇平台包含哪些先进技术？可以应用在哪些方面呢？
古老航空器 迎来新发展
在科研人员眼中，“浮空艇”有一个更为严谨专业的名字——系留气球。按照特性及大类区分，系留气球属于浮空器的一种。对公众而言，浮空器可能是一个既熟悉又陌生的词语——其实，内部充入氢气或氦气的气球就是一种浮空器，但科学上应用的浮空器却不是这么简单。
浮空器是指内部充入（含有）的气体比重低于空气的航空器，其升空原理是依靠轻于空气的气体浮力产生的静升力克服自身重力升空。总体上，浮空器可分为气球和飞艇两类。气球是指无动力装置的浮空器，可分为自由气球和系留气球。自由气球随风飞翔，系留气球利用缆绳系留固定在地面锚泊设施上。飞艇是自带动力装置，可进行操纵飞行的浮空器，按浮空高度可分为中低空飞艇和平流层飞艇。在青藏高原创造观测高度世界纪录的“极目一号”Ⅲ型浮空艇平台属于一种大型的系留气球平台系统。
浮空器是一种古老的航空器，是人类想要翱翔天空、征服蓝天最早使用的航空器。气球、飞艇出现的时间比飞机要早很多，随着飞机技术的不断发展，浮空器因为技术因素和时代因素等种种原因，一度逐渐消失在了大众的视野里。
但浮空器具有大载重、驻空时间长、易于布置、控制和操作成本低等明显优势，是其他航空器所不具备或不可比拟的。因此，部分科学家一直在潜心研究、积累技术，等待它的再次蝶变。
随着时代进步，浮空器相关领域的各项科学技术蓬勃发展，赋予了浮空器新的活力，对浮空器的研究又进入了新时代发展的“快车道”。可以说，此次“极目一号”Ⅲ型浮空艇创造系留浮空器的升空观测高度世界纪录，是浮空器事业发展的又一里程碑。
新型浮空艇上的硬核科技
“极目一号”Ⅲ型浮空艇给人的第一印象就是大。如此大的系统，要如何保证它的正常运转？背后蕴藏着哪些先进技术和智慧结晶？海拔9000米高度处于对流层上部，高风速、低温、低气压、复杂电磁场的极端环境条件，对浮空艇全系统的升空科学观测提出了巨大的挑战，科研人员如何一一克服？
解决这些问题，科学家和工程师们有高招。
将“极目一号”Ⅲ型浮空艇（系留气球）系统按功能区分，可以分为球体分系统、测控分系统、供配电分系统、地面锚泊分系统以及载荷分系统。五个分系统紧密协作，共同保障浮空艇的升空科考观测的正常运行。
球体分系统，就是我们说的“大白鲸”。浮空艇形似“大白鲸”，“大”是指此次浮空艇的巨大尺寸——55米长，体积为9060立方米。这么巨大的体型是经过精密计算得出的优化尺寸，为了将既定的多种大质量载荷从地面携带至海拔9000米的对流层上部。
“白”是指浮空艇整体外形呈现白色。白色可以反射光线、减少紫外线的吸收，使浮空艇内部气体升温不会过快。此外，浮空艇的囊体材料隐藏着众多“黑科技”，它是一种由我国自主研发的轻质低密度低渗高强抗辐射复合织物材料，复合织物材料可以对整个浮空艇进行有效保护与支撑，阻挡外部雨雪风沙的同时，也可减少内部气体泄漏，极大地增加了浮空艇的使用寿命与复用次数。
“鲸”是指浮空艇的外形。设计人员参考鲸鱼生物外形采用了仿生学设计，整体呈流线型，这样做的目的是寻求一个小风阻和高稳定性二者平衡的气动外形，在浮空艇升空过程中减小空气阻力的扰动与影响。此外，和鲸鱼用肺呼吸相似，浮空艇内部由两个气囊组成，分别填充氦气与空气，氦气囊负责提供升力，而空气囊则起着“肺”的作用，在浮空艇的升降过程中保持浮空艇的外形与压力平衡。在浮空艇升空过程时，环境压力和温度都在不断降低，需要通过风机阀门等元器件调节空气囊，进行频繁的排气，浮空艇的降落则是此过程的逆过程，会对空气囊进行频繁的打气，升降过程恰似肺在不停呼出与吸入的过程。
测控分系统，是“大白鲸”的“千里眼”“顺风耳”。获取浮空艇的实时状态与信息，控制整个浮空艇系统完成科学观测，需要用到相关的测控设备，以实时获取不同高度剖面的风速、气温、湿度等环境信息，获取浮空艇的升空高度、升速、压力、俯仰角、系缆拉力等关键信息，让研究人员可以实时判断浮空艇的正常状态，辅助地面指挥决策。
供配电分系统，是“大白鲸”的“定海神针”。浮空艇上载有能源舱，里面包含了可耐低温低气压的高压锂电池组、能源管理器及配电器等设备，负责为整个浮空艇系统提供能源支持，同时满足不同设备、仪器、传感器的不同功率/电压要求，可实现升空观测锂电池组供电、地面锚泊时地面高压供电的双模式供电无缝切换，能源供给也如同定海神针一般，持续支持着整个浮空艇系统的运转。
地面锚泊分系统，是“大白鲸”的“五指山”。地面锚泊分系统主要由特种锚泊车及特种系缆组成。锚泊车通过鼻塔及两个侧臂对浮空艇完成三点约束，使浮空艇可以在地面停泊。特种系缆一侧连接艇体主承力结构件，缆的另一侧连接至地面特种锚泊车辆容缆滚筒，特种系缆除了承力作用，内部还布置有细电缆，用于将浮空艇升空过程中静电接地释放，保卫系统安全。此外，还可根据需要，在系缆中布置光纤，通过光纤传输实时通信数据。对地面锚泊车进行操作，完成系缆的收放，即可实现浮空艇的升空及下降过程。浮空艇在地面锚泊时，浮空艇及锚泊车辆上的平台可以随风向变化而转动，使浮空艇的艇首及锚泊车鼻塔总是处于迎风的小风阻状态。
载荷分系统，是“大白鲸”上的“多面手”。浮空艇平台系统本身对载荷并无限制，可以搭载各种类型的载荷设备。在本次珠峰科考中，浮空艇搭载水汽稳定同位素分析仪、黑碳、甲烷、臭氧等多种分析仪器与设备，获取了第一手珠峰地区大气水汽传输和温室气体垂直变化过程关键科学数据。
浮空艇“家族”能满足科学观测的不同需求
不仅在珠峰，浮空艇家族活跃在很多科研项目中：由中国科学院空天信息创新研究院（以下简称“空天院”）浮空器团队研发的系留气球（浮空艇）曾在可可西里西区观测藏羚羊等野生动物活动；曾在内蒙古地区开展草畜资源状态监测，为草畜平衡模型构建，创建生态草牧业科技体系提供平台支持；曾在东海海域开展“智慧海洋”应急通信试验网络项目船载系统的综合集成演示验证等，都取得了良好的效果。
浮空艇作为理想的科学观测平台，拥有众多优点和广阔的应用潜力。空天院浮空器团队深耕系留气球（浮空艇）领域数十年，发展至今，形成了从小到大全规格、系列化、矩阵式的系留气球产品。
首先，系留气球根据实际需要，升空高度可从几十米到数公里，覆盖范围非常广泛，且在升降过程中，可以实时采集获取不同高度剖面的数据。
其次，可携带较大总质量载荷（从几十千克至吨级载荷），在目标高度实现长时间驻留（在气象及空域允许的情况下，可实现以天乃至月计的驻留观测），抗风能力强，对雨雪天气敏感度小，对载荷限制极小，是绝佳的大载重长驻空的观测科考及应用平台。
再次，系留气球可以实现原位测量，无污染，一次充气后可实现循环复用，效费比（效果和费用的比值）高，地面配套及控制需要人数少，具有绿色、经济、可复用、易于维护操作的优点，是绿色经济的无人长时驻空平台。
应该说，系留气球是一个基础的平台服务，它能发挥多大的作用，更取决于载荷的功能应用和平台-载荷的配合能力，空天院自研的系留气球平台，搭载不同载荷，已成功应用在了科学观测、应急通信、草原生态与畜牧平衡观测、海洋中继通信、对地观测及低空防务等典型场景中。
如今，空天院团队研制的系留气球平台，从在通用性设计上对应用地理区域进行针对性优化，已在城市、平原、高原、草原、沙漠、海洋、岛礁等多种典型地理区域开展过科学试验与示范应用，取得了突出的试验成果与亮眼的科考成绩在对地观测、气象探测、灾害监测、防务监视、应急通信、中继通信、雷达探测、城市及乡村观测、科学考察等广阔的应用领域，系留气球平台已初露峥嵘，未来可期。
以上内容转载自《光明日报》（ 2022年06月23日 16版）。作者何泽青、乔涛、陈其。
在第二次青藏高原综合科学考察中，由中国科学院空天信息创新研究院研制的浮空艇创造了多项科考纪录，吸引了公众的视线——“极目一号”Ⅲ型浮空艇平台搭载众多科考仪器及设备，分别于5月15日4时40分、5月21日5时09分，升空高度两次超过世界最高峰珠穆朗玛峰，分别到达海拔9032米、海拔9050米，打破同类型浮空器的升空观测高度世界纪录，获得了珠峰地区大气水汽传输和温室气体垂直变化过程关键科学数据。
“极目一号”Ⅲ型浮空艇体积巨大，从外表看来形似“大白鲸”。如此大型的科学考验研究平台，科研人员是如何科学驯“鲸”的？浮空艇平台包含哪些先进技术？可以应用在哪些方面呢？
古老航空器 迎来新发展
在科研人员眼中，“浮空艇”有一个更为严谨专业的名字——系留气球。按照特性及大类区分，系留气球属于浮空器的一种。对公众而言，浮空器可能是一个既熟悉又陌生的词语——其实，内部充入氢气或氦气的气球就是一种浮空器，但科学上应用的浮空器却不是这么简单。
浮空器是指内部充入（含有）的气体比重低于空气的航空器，其升空原理是依靠轻于空气的气体浮力产生的静升力克服自身重力升空。总体上，浮空器可分为气球和飞艇两类。气球是指无动力装置的浮空器，可分为自由气球和系留气球。自由气球随风飞翔，系留气球利用缆绳系留固定在地面锚泊设施上。飞艇是自带动力装置，可进行操纵飞行的浮空器，按浮空高度可分为中低空飞艇和平流层飞艇。在青藏高原创造观测高度世界纪录的“极目一号”Ⅲ型浮空艇平台属于一种大型的系留气球平台系统。
浮空器是一种古老的航空器，是人类想要翱翔天空、征服蓝天最早使用的航空器。气球、飞艇出现的时间比飞机要早很多，随着飞机技术的不断发展，浮空器因为技术因素和时代因素等种种原因，一度逐渐消失在了大众的视野里。
但浮空器具有大载重、驻空时间长、易于布置、控制和操作成本低等明显优势，是其他航空器所不具备或不可比拟的。因此，部分科学家一直在潜心研究、积累技术，等待它的再次蝶变。
随着时代进步，浮空器相关领域的各项科学技术蓬勃发展，赋予了浮空器新的活力，对浮空器的研究又进入了新时代发展的“快车道”。可以说，此次“极目一号”Ⅲ型浮空艇创造系留浮空器的升空观测高度世界纪录，是浮空器事业发展的又一里程碑。
新型浮空艇上的硬核科技
“极目一号”Ⅲ型浮空艇给人的第一印象就是大。如此大的系统，要如何保证它的正常运转？背后蕴藏着哪些先进技术和智慧结晶？海拔9000米高度处于对流层上部，高风速、低温、低气压、复杂电磁场的极端环境条件，对浮空艇全系统的升空科学观测提出了巨大的挑战，科研人员如何一一克服？
解决这些问题，科学家和工程师们有高招。
将“极目一号”Ⅲ型浮空艇（系留气球）系统按功能区分，可以分为球体分系统、测控分系统、供配电分系统、地面锚泊分系统以及载荷分系统。五个分系统紧密协作，共同保障浮空艇的升空科考观测的正常运行。
球体分系统，就是我们说的“大白鲸”。浮空艇形似“大白鲸”，“大”是指此次浮空艇的巨大尺寸——55米长，体积为9060立方米。这么巨大的体型是经过精密计算得出的优化尺寸，为了将既定的多种大质量载荷从地面携带至海拔9000米的对流层上部。
“白”是指浮空艇整体外形呈现白色。白色可以反射光线、减少紫外线的吸收，使浮空艇内部气体升温不会过快。此外，浮空艇的囊体材料隐藏着众多“黑科技”，它是一种由我国自主研发的轻质低密度低渗高强抗辐射复合织物材料，复合织物材料可以对整个浮空艇进行有效保护与支撑，阻挡外部雨雪风沙的同时，也可减少内部气体泄漏，极大地增加了浮空艇的使用寿命与复用次数。
“鲸”是指浮空艇的外形。设计人员参考鲸鱼生物外形采用了仿生学设计，整体呈流线型，这样做的目的是寻求一个小风阻和高稳定性二者平衡的气动外形，在浮空艇升空过程中减小空气阻力的扰动与影响。此外，和鲸鱼用肺呼吸相似，浮空艇内部由两个气囊组成，分别填充氦气与空气，氦气囊负责提供升力，而空气囊则起着“肺”的作用，在浮空艇的升降过程中保持浮空艇的外形与压力平衡。在浮空艇升空过程时，环境压力和温度都在不断降低，需要通过风机阀门等元器件调节空气囊，进行频繁的排气，浮空艇的降落则是此过程的逆过程，会对空气囊进行频繁的打气，升降过程恰似肺在不停呼出与吸入的过程。
测控分系统，是“大白鲸”的“千里眼”“顺风耳”。获取浮空艇的实时状态与信息，控制整个浮空艇系统完成科学观测，需要用到相关的测控设备，以实时获取不同高度剖面的风速、气温、湿度等环境信息，获取浮空艇的升空高度、升速、压力、俯仰角、系缆拉力等关键信息，让研究人员可以实时判断浮空艇的正常状态，辅助地面指挥决策。
供配电分系统，是“大白鲸”的“定海神针”。浮空艇上载有能源舱，里面包含了可耐低温低气压的高压锂电池组、能源管理器及配电器等设备，负责为整个浮空艇系统提供能源支持，同时满足不同设备、仪器、传感器的不同功率/电压要求，可实现升空观测锂电池组供电、地面锚泊时地面高压供电的双模式供电无缝切换，能源供给也如同定海神针一般，持续支持着整个浮空艇系统的运转。
地面锚泊分系统，是“大白鲸”的“五指山”。地面锚泊分系统主要由特种锚泊车及特种系缆组成。锚泊车通过鼻塔及两个侧臂对浮空艇完成三点约束，使浮空艇可以在地面停泊。特种系缆一侧连接艇体主承力结构件，缆的另一侧连接至地面特种锚泊车辆容缆滚筒，特种系缆除了承力作用，内部还布置有细电缆，用于将浮空艇升空过程中静电接地释放，保卫系统安全。此外，还可根据需要，在系缆中布置光纤，通过光纤传输实时通信数据。对地面锚泊车进行操作，完成系缆的收放，即可实现浮空艇的升空及下降过程。浮空艇在地面锚泊时，浮空艇及锚泊车辆上的平台可以随风向变化而转动，使浮空艇的艇首及锚泊车鼻塔总是处于迎风的小风阻状态。
载荷分系统，是“大白鲸”上的“多面手”。浮空艇平台系统本身对载荷并无限制，可以搭载各种类型的载荷设备。在本次珠峰科考中，浮空艇搭载水汽稳定同位素分析仪、黑碳、甲烷、臭氧等多种分析仪器与设备，获取了第一手珠峰地区大气水汽传输和温室气体垂直变化过程关键科学数据。
浮空艇“家族”能满足科学观测的不同需求
不仅在珠峰，浮空艇家族活跃在很多科研项目中：由中国科学院空天信息创新研究院（以下简称“空天院”）浮空器团队研发的系留气球（浮空艇）曾在可可西里西区观测藏羚羊等野生动物活动；曾在内蒙古地区开展草畜资源状态监测，为草畜平衡模型构建，创建生态草牧业科技体系提供平台支持；曾在东海海域开展“智慧海洋”应急通信试验网络项目船载系统的综合集成演示验证等，都取得了良好的效果。
浮空艇作为理想的科学观测平台，拥有众多优点和广阔的应用潜力。空天院浮空器团队深耕系留气球（浮空艇）领域数十年，发展至今，形成了从小到大全规格、系列化、矩阵式的系留气球产品。
首先，系留气球根据实际需要，升空高度可从几十米到数公里，覆盖范围非常广泛，且在升降过程中，可以实时采集获取不同高度剖面的数据。
其次，可携带较大总质量载荷（从几十千克至吨级载荷），在目标高度实现长时间驻留（在气象及空域允许的情况下，可实现以天乃至月计的驻留观测），抗风能力强，对雨雪天气敏感度小，对载荷限制极小，是绝佳的大载重长驻空的观测科考及应用平台。
再次，系留气球可以实现原位测量，无污染，一次充气后可实现循环复用，效费比（效果和费用的比值）高，地面配套及控制需要人数少，具有绿色、经济、可复用、易于维护操作的优点，是绿色经济的无人长时驻空平台。
应该说，系留气球是一个基础的平台服务，它能发挥多大的作用，更取决于载荷的功能应用和平台-载荷的配合能力，空天院自研的系留气球平台，搭载不同载荷，已成功应用在了科学观测、应急通信、草原生态与畜牧平衡观测、海洋中继通信、对地观测及低空防务等典型场景中。
如今，空天院团队研制的系留气球平台，从在通用性设计上对应用地理区域进行针对性优化，已在城市、平原、高原、草原、沙漠、海洋、岛礁等多种典型地理区域开展过科学试验与示范应用，取得了突出的试验成果与亮眼的科考成绩在对地观测、气象探测、灾害监测、防务监视、应急通信、中继通信、雷达探测、城市及乡村观测、科学考察等广阔的应用领域，系留气球平台已初露峥嵘，未来可期。
以上内容转载自《光明日报》（ 2022年06月23日 16版）。作者何泽青、乔涛、陈其。
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