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。

百姓幸福安居是头等大事 人民幸福生活是最大的人权——《光明日报》聚焦红桥“渔村”故事

  小编:今天,《光明日报》3版《人民幸福生活是最大的人权》专栏报道我区“渔村”居民住房变迁的故事,生动讲述“渔村”搬迁改造让居民切身感受到“安居就是幸福”!

【人民幸福生活是最大的人权】

  外孙娶媳妇,中午11点58分婚宴准时开席。

  “日子真是越过越好,就像做梦一样!”一大早,天津65岁的吉淑平就进进出出忙乎着,脸上笑开了花。

“一间6平方米的土坯房,进门就是炕”

  天津市红桥区子牙河北岸曾有一片渔民聚居的村落,叫郭家菜园“渔村”。在2018年整体搬迁改造前,“渔村”已有130年历史。吉淑平一家曾在这里住了40多年。

  “我嫁过来时嘛也没有,全部家当就是婆婆给的一间6平方米的小土坯房。”吉淑平回忆说。

  当时的“渔村”,很多人仍靠打鱼为生。吉淑平听老人讲,渔民们上岸时会搭个临时窝棚落脚,后来在岸上待得时间长了,各家各户才一点点盖起土坯房。

  在这个进门就是炕的“小家”里,夫妻俩迎来了女儿的降生。添丁进口本是好事,但光指着丈夫抓鱼卖鱼,家里日子一度捉襟见肘。吉淑平说最难的时候,只能吃盐水泡窝头。

  要强的她开始琢磨自己挣钱,炒果仁、蘸糖堆儿、煮乌豆,靠着勤劳的双手,一家人生活有了起色,攒钱在附近一块地上盖起了上下各十几平方米的“小二楼”,还在屋外搭了间厨房。

  居住环境改善了,但生活仍然很糟心。房子由于建在河堤上,常年特别潮,夏天苍蝇、蚊子打不尽,而且一下雨,水就会漫进屋里,得忙不迭地往外倒。

  “还记得刚搬进去的第一年就遇上了暴雨,把外面那间厨房连带着锅碗瓢盆都冲走了。”后来,吉淑平和丈夫重新建了个牢固点儿的厨房,不过每每赶上大雨,还是漏水。

“一直盼着能搬走”

  转眼间,吉淑平的女儿也到了结婚年纪,老两口把大屋腾给女儿女婿做婚房。但有了外孙后,“大屋”也变得局促起来。

  伴随着结婚生子,“渔村”人口越来越多,房子也越搭越密。吉淑平介绍,那些年巷子越来越窄,遇上火灾或急病,消防车、救护车都开不进来。胡同里私拉乱扯的电线在半空缠绕,经常能听到短路的“滋啦”声。家家户户的生活垃圾也是直接往河里倒,夏天根本没法开窗。不过最无法忍受的,还是563户人家共用一个旱厕。

  这些问题让他们不得不忧心。“特别是一到汛期,天天提心吊胆,就害怕房子被冲垮。一直盼着能搬走。”有了孙辈后,吉淑平想搬走的意愿更强烈了。

  “但是没办法,上有老下有小,我身体还不好,平常过日子都得靠姊妹们帮衬着,哪还有钱买楼房呢!”眼瞅着周围高楼拔地而起,身边有点能力的邻居也都搬走了,她却只能干着急。

  2018年夏天,新调任的红桥区委主要负责同志到“渔村”暗访,看到像吉淑平一样的居民“只是活着,离生活还有一段距离,离美好生活还有很大距离”。

  随后,红桥区委把常委会地点搬到“渔村”现场办公,之后又召开区委扩大会,具体研究搬迁改造事宜。

“这辈子能住上这么好的房子,知足了”

  搬迁消息传来,吉淑平和老伴儿在兴奋之余,也有隐忧。“先走会不会吃亏”“我这面积这么小,拆迁款够买房吗”“孩子上学不方便了咋办”……

  一把尺子量到底,打消顾虑;托底保障,让居民不怕没房住;一户一策,困难精准帮扶……大伙儿担心的,红桥区委区政府都提前想到了。在千方百计筹措资金、房源的同时,区领导蹲点一线,广大干部职工日夜奋战,用心、用情、用力做好群众工作。

  2018年7月3日,“渔村”最后一户居民完成封房搬迁。短短13天,563户居民在当年主汛期来临前全部搬离“渔村”,开启了幸福新生活。

  2019年春,吉淑平一家人正式搬入新居,是北辰区和春里小区的一套两居室。“有70多平方米,南北通透,看着就高兴。”

  2019年11月1日,红桥区提前并超额完成棚户区改造“三年清零”行动计划任务,累计完成征收73.77万平方米,超15万群众像吉淑平一样出棚入楼,圆了安居梦。

  吉淑平至今还保留着“渔村”老房的门牌“郭家菜园39号”,时不时就会拿出来看看。“这辈子能住上这么好的房子,知足了。安居就是幸福,剩下的就是好好享受生活了!”

  曾经的百年“渔村”,如今已经化身风光秀美的滨水生态绿廊,静静流淌的子牙河水和几株参天槐树用另一种方式述说着几代人的生活记忆。

  (本报记者 刘茜 陈建强 本报通讯员 王屹然)

光明街道召开重点工作部署会
6月17日,光明街道召开近期重点工作部署会,会议由街道工委书记刘琳主持,街道处级领导、各科室负责人及各社区党总支书记参加。
会上,工委副书记聂秀梅对辖区内社会面疫情风险排查工作进行部署;办事处副主任李金玲对疫情防控及创城相关工作进行部署;办事处副主任皮雪峰对社会面疫情风险排查工作进行部署。
就社会面风险排查工作,会议强调,要守住卡口,从严管理,对进入社区以及各类公共场所的人员,要严格落实扫码测温、查验核酸检测阴性证明等疫情防控措施,严禁出现以“亮码”代替“扫码”“一人扫码、多人进入”等现象,做到“逢进必扫、逢扫必验、一人一码、不漏一人”;对于社区及各类公共场所卡口值守落实情况,要通过带班领导带队查、职能科室联合查等形式,切实发挥监督管理职能,确保所有卡口管理到位。要动态自查,严防聚集,社区文娱室、活动室以及地下密闭空间的网吧、健身房等经营场所,全部暂停开放;对社区内聚集人员,要动态巡、主动劝,严防社区内出现聚众聊天打牌现象。要从严从快,加强核查,持续做好大数据排查核查和自主摸排工作,针对最新风险点位积极通过线上线下多种渠道加大自主摸排力度,并落实专人在岗盯大数据派单工作,确保派单能第一时间接收、第一时间核查、第一时间上报,并根据核查结果跟进落实相应的管控措施。要重点区域,重点排查,时刻绷紧疫情防控安全弦,按照“一社一策”原则,进一步细化8小时应急处置方案,确保紧急情况下,能快速落实分区管控、人员管理、核酸检测等措施,保障各环节顺畅衔接、高效运转,避免出现各类可能导致疫情传播的可能。要发挥作用,统筹兜底,各科室切实担起监督管理职责,全面摸清辖区内商超、菜市场、宾馆酒店、餐饮单位、美容美发、洗浴中心、“七小门店”等人员密集场所情况和人员底数,根据科室职能,对各自管理对象提要求、发通知、建台帐、清底数,确保场所管理到位、责任落实到位、风险排查到位。
就创城工作,会议强调,要提高重视,加快落实,进一步统一思想,切实把思想和行动统一到区委区政府的重要决策部署上来,迅速进入状态,对照创城测评标准体系,加快追进度、提质量,将疫情防控和创城工作同部署、同推进,务求创城工作取得实效。要对标对表,精准发力,将创城工作作为推进街道各项工作的总引擎,全力抓好老旧小区改造、垃圾分类、环境建设、文明引领等工作,全面统筹梳理创城工作中的重点难点问题,并逐一开展专项行动,查漏补缺、及时整改,全方位补齐短板弱项,让难点变亮点,短板变样板。要加大宣传,全面发动,持续加强创城工作的宣传动员力度,统筹楼门长、街巷长、志愿者、在职党员等多元力量,营造全民知晓创城、全民参与创城的良好氛围。
就安全维稳工作,会议强调,市十三次党代会即将召开,党的二十大也将于下半年召开,维护好辖区社会安全稳定至关重要,要全面开展矛盾风险排查化解,切实加强社会面防控力量,突出抓好重点场所治安防控,广泛动员群防群治力量参与巡防值守,坚决维护社会大局持续稳定,以实际行动迎接党的二十大、市第十三次党代会胜利召开。


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