“巔峰使命”珠峰科考背后的國產(chǎn)黑科技

賈璇

山高人為峰，人生也是一場攀登。

5月4日，13名中國珠峰科考隊員成功登頂珠穆朗瑪峰。這是我國珠峰科考首次突破8000米以上海拔高度，在青藏高原科學(xué)考察研究歷史上具有劃時代意義。

當(dāng)日12時46分許，一套重達(dá)50公斤的自動氣象觀測站，在珠穆朗瑪峰北坡海拔8830米處架設(shè)成功，實時數(shù)據(jù)傳回正常。

這也是世界上海拔最高的自動氣象觀測站，可持續(xù)監(jiān)測世界屋脊的氣象變化。刷新了中國自動氣象觀測站的架設(shè)高度紀(jì)錄，獲取的實測數(shù)據(jù)填補了珠峰極高海拔氣象記錄空白，也意味著中國珠峰梯度氣象觀測體系初步建成。

隊員登頂后，將分成3組同時完成3項任務(wù)。包括在8800米架設(shè)全球海拔最高的氣象站、用高精度雷達(dá)測量冰雪厚度以及進(jìn)行人體極高海拔適應(yīng)機制實驗等。

4月28日，“巔峰使命”珠峰科考全面啟動，共計5個科考分隊、16支科考小組，270多名科考隊員參加。這也是繼2017年第二次青藏科考以來，學(xué)科覆蓋面最廣、參加科考隊員最多、采用的儀器設(shè)備最先進(jìn)的綜合性科考，是人類在珠峰地區(qū)開展極高海拔綜合科學(xué)考察研究的一次壯舉。

2021年以來，珠峰科考專家和登頂隊員在海拔5200米至8300米的珠峰北坡，陸續(xù)建成運行7套自動氣象觀測站。它們呈階梯分布，可精準(zhǔn)實測珠峰北坡的氣溫、相對濕度、風(fēng)速、風(fēng)向和太陽輻射等數(shù)據(jù)。通過收集的氣象數(shù)據(jù)，可進(jìn)一步研究極高海拔的氣象要素變化特征，對高海拔冰川和積雪變化的監(jiān)測意義重大。

在海拔5200米的珠峰大本營，天氣可謂一天三變，中午刮起七八級大風(fēng)，晚上就可能下起小雪。為了確保珠峰科考隊員的安全及登頂，珠峰科考引入了氣象保障機制。此次，肩負(fù)該任務(wù)的是由中科院青藏高原研究所、中國氣象科學(xué)研究院（以下簡稱氣科院）和西藏自治區(qū)氣象局等單位組成的“西風(fēng)—季風(fēng)協(xié)同作用及影響分隊”（以下簡稱分隊）。

為了更好掌握數(shù)據(jù)，氣科院團隊在珠峰大本營架設(shè)了多款國產(chǎn)“神器”，微波輻射計就是其中之一，用于測量高海拔地區(qū)不同高度的溫度、濕度等氣象要素。

中國氣象科學(xué)研究院的科考人員在國產(chǎn)微波輻射計前合影

隊員進(jìn)行相關(guān)科研工作

部分科考隊員及分隊隊員合影

據(jù)中國氣象局此前介紹，微波輻射計作為一款被動接收微波信號的遙感器，是根據(jù)自然界所有物體都會輻射電磁波的原理制成的。利用接收來自不同高度和角度上的大氣微波輻射信號，定量匹配成電壓信號，再通過反演獲得溫度和濕度曲線。該設(shè)備不僅用于強對流天氣探測，還可以監(jiān)測日常天氣過程。

此外，氣科院團隊還架設(shè)了激光測風(fēng)雷達(dá)，可監(jiān)測從大本營到珠峰頂端中間不同高度的風(fēng)力、風(fēng)向和風(fēng)速等要素。開展了連續(xù)的大氣溫度和水汽垂直廓線觀測，對于檢測中小尺度天氣過程中的熱力結(jié)構(gòu)以及降水等快速變化的天氣過程提供連續(xù)的數(shù)據(jù)支持，彌補了傳統(tǒng)氣象觀測時間分辨率不足的缺點。

值得注意的是，氣科院團隊在珠峰進(jìn)行了國產(chǎn)探空儀同球觀試驗。在無線電探空氣球上安裝氣象監(jiān)測儀器，可以探測到高海拔地區(qū)重要的氣象要素。

據(jù)中科院青藏高原研究所研究員馬耀明介紹，氣球可以升到2萬米以上，探測地面到2萬米以上區(qū)域溫度、濕度和氣壓的變化，得到垂直的水熱變化廓線。同時，把數(shù)據(jù)輸入預(yù)報車?yán)?，預(yù)報現(xiàn)時以及明后天的天氣變化。探空氣球的釋放，也標(biāo)志著珠峰科考?xì)庀蟊Ｕ吓c氣候科考正式啟動。

通過一系列實驗證明，國產(chǎn)探空儀相較于國外同類產(chǎn)品，具備成本低、操作簡單、便攜、準(zhǔn)備時間短等優(yōu)點，能夠適用于多種氣象條件下的快速氣象觀測和氣象研究任務(wù)。

5月5日，據(jù)“巔峰使命”珠峰科考前方指揮部消息，當(dāng)日17時10分，13名科考登頂隊員在圓滿完成任務(wù)后，全部安全下撤到海拔5200米的珠峰大本營。目前，隊員們雖然體力消耗很大，但總體身體狀態(tài)良好，正在大本營休息調(diào)整。

自20世紀(jì)50年代起，我國開展了超過6次的珠峰科考活動，包括70年代開展的第一次大規(guī)模青藏高原綜合科學(xué)考察研究。

曾經(jīng)我國的珠峰科考還使用羅盤辨別方向，如今則用上眾多先進(jìn)的儀器裝備。比如高精度雷達(dá)、無人機、飛艇，還有直升機等，很多還是首次使用。

值得一提的是，這次登頂現(xiàn)場視頻暢通快速地傳回后方，信號質(zhì)量可保障直播，要歸功于珠峰峰頂實現(xiàn)的5G信號覆蓋。

據(jù)介紹，此次的通信保障由中國移動聯(lián)合華為公司完成。通過3個海拔5300米5G基站，部署千兆專網(wǎng)，啟用海拔5100米絨布寺高清球機，應(yīng)用大帶寬多通道和超遠(yuǎn)距離覆蓋技術(shù)，實現(xiàn)中國移動5G網(wǎng)絡(luò)從珠峰大本營向珠峰營地至峰頂?shù)巧骄€路全線信號連續(xù)覆蓋，有效保障珠峰現(xiàn)場的媒體高清/VR直播、新聞報道等企業(yè)級通信需求。

此外，在本次科考隊中，還有一名特殊的成員，它是首款5G遠(yuǎn)程遙控“高原科考機器人”，由中國科學(xué)院青藏高原研究所和深圳優(yōu)艾智合機器人科技有限公司（以下簡稱優(yōu)艾智合）共同研發(fā)。

該機器人駐守在珠峰大本營的最高點，利用快速移動能力和超高清視頻監(jiān)控能力，在復(fù)雜的氣象變化中，實時關(guān)注位于海拔8000米以上的科考隊員動向，為科考指揮團隊提供穩(wěn)定的實時信息。

據(jù)優(yōu)艾智合相關(guān)負(fù)責(zé)人介紹，高原科考機器人搭載了360度SLAM激光導(dǎo)航系統(tǒng)和北斗定位系統(tǒng)，讓科考定位實現(xiàn)厘米誤差;采用超低溫電池，可在珠峰低溫環(huán)境下連續(xù)工作8小時;專為科考活動配備了360度可旋轉(zhuǎn)、40倍光學(xué)變焦的高清攝像頭，有效地降低了科考人員的體力消耗;配置的紅外熱成像攝像頭，可在寬闊的珠峰區(qū)域，捕捉到野生動物的活動軌跡。