萬米高空的“聽診器”北斗探空氣球

內(nèi)外兼修的體魄

普通氣球大多是由天然乳膠制成的。但是對流層頂部的氣溫太低了（零下五六十?dāng)z氏度），它們受不了低溫、紫外線和臭氧，高空長時間飛行會出現(xiàn)低溫結(jié)晶和老化。

為了讓我擁有強(qiáng)健的體魄，經(jīng)過天然乳膠改性、耐寒性能、防老化性能等“配方”試驗(yàn)后，科研人員向天然乳膠里加入了多種“配料”，制成了我的身體，讓我可以抗老化、不懼高空低溫。

我的身體里還有一層內(nèi)球。到達(dá)預(yù)定高度后，通過調(diào)整內(nèi)、外球的充氣量，使外球達(dá)到一定高度后炸開，內(nèi)球受到氣壓差影響，內(nèi)部氣體膨脹，我就可以保持浮力和重力平衡，這可是我能完成平漂觀測的秘密武器。

懷揣“中國芯”

作為北斗探空氣球，我最引以為豪的，是身上的“中國芯”——我國自主研發(fā)的春分I號芯片。

它作為我的主處理芯片，藏在導(dǎo)航探空儀里，配備了相應(yīng)的采集電路，可以對不同高度大氣完成精細(xì)化的溫度、濕度、氣壓和風(fēng)的探測，再通過400兆赫（波動頻率單位之一，1兆赫＝1000000赫茲）頻段將采集的數(shù)據(jù)實(shí)時發(fā)送至地面接收機(jī)，并同步上傳至國家級云端中心平臺。

與北斗探空系統(tǒng)“手牽手”

我不再像以前那樣，只依靠一臺孤零零的L波段雷達(dá)確定位置。

科研人員為我增配了GPS天線，以及集成了各種先進(jìn)技術(shù)的北斗探空系統(tǒng)，使我的定位精度更新為0.3米，達(dá)到國際先進(jìn)水平，遠(yuǎn)超傳統(tǒng)L波段探空雷達(dá)的500米左右的精度。我與北斗系統(tǒng)的“攜手”，可以獲取更為精確的實(shí)時衛(wèi)星導(dǎo)航信息，再也不會產(chǎn)生迷路的煩惱。

當(dāng)我飛上天

準(zhǔn)備起飛

清晨6點(diǎn)，當(dāng)萬物還在睡夢中，我和高空觀測站的觀測員們已合作準(zhǔn)備今天的第一次探空旅程了。

首先，觀測員會為我的內(nèi)球充入氫氣，在充入氫氣的浮力與自身配重平衡后，意味著我“掌握”了平漂大法。接下來，觀測員會再給我的外球充入氫氣，使外球拉力在2～3千克之間。當(dāng)我恰好能把配重拉起來時，我就已經(jīng)達(dá)到“標(biāo)準(zhǔn)體形”了。

同時，另一位觀測員會對探空儀進(jìn)行基測（為避免運(yùn)輸和存儲過程中探空儀傳感器指標(biāo)失真，以及保證探測數(shù)據(jù)的真實(shí)可靠，在正式作業(yè)前用地面標(biāo)準(zhǔn)器進(jìn)行最后一次檢查和校準(zhǔn)）。基測合格后，我的身上從上到下會依次掛載上熔斷器、降落傘、導(dǎo)航探空儀，這時的我整裝待發(fā)，隨時可以飛向高空。

沖向天際

7點(diǎn)15分，隨著倒計時結(jié)束，繩子的尾端被輕輕松開，我以每分鐘近400米的速度直沖云霄！飛行途中，我身上的導(dǎo)航探空儀一刻不停地聆聽大氣發(fā)出的“聲音”，通過直接采集記錄沿途的溫度、濕度、氣壓等數(shù)據(jù)，并通過計算我在水平方向上的移動速度和方向，間接得到實(shí)時的風(fēng)速和風(fēng)向數(shù)據(jù)，猶如為大氣做一次全面體檢。

在群里和朋友們“聊天”

那么，我收集到的數(shù)據(jù)還會像L波段探空系統(tǒng)那樣逐級往上傳嗎？

不，我身上的儀器配合北斗探空系統(tǒng)，可以減少省級數(shù)據(jù)質(zhì)控環(huán)節(jié)，將探空原始數(shù)據(jù)直接匯交國家級業(yè)務(wù)平臺“天擎”，并下發(fā)至應(yīng)用端。數(shù)據(jù)傳輸時效總體優(yōu)于前輩們，10千帕以下的數(shù)據(jù)最快可提前49分鐘。

不僅僅是數(shù)據(jù)傳輸階段更快、更穩(wěn)定，在數(shù)據(jù)接收上，各地安裝的接收機(jī)就像一個個節(jié)點(diǎn)，編織成一張大網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)了從定時定點(diǎn)單一接收觀測數(shù)據(jù)向?qū)崟r智能組網(wǎng)接收的技術(shù)變革。

就好比從前我只能一對一和朋友通話；但現(xiàn)在，我和好朋友們被拉進(jìn)了一個大群。無論我飛到哪里，遇到什么復(fù)雜環(huán)境，地面研究人員都能穩(wěn)定獲取我們的回傳數(shù)據(jù)，為數(shù)值預(yù)報模式提供高質(zhì)量的溫度、氣壓、濕度和風(fēng)速風(fēng)向廓線（氣象數(shù)值隨高度或距離變化而產(chǎn)生的狀況曲線）。

我的獨(dú)門秘籍：平漂大法

伴隨著我的飛行高度越來越高，外界氣壓越來越低，我的體積也越來越大，直至飛抵2.8萬米左右的高空，我的外球再也承受不住，“砰”的一聲破裂。若換作我的前輩們，它們的一生就至此結(jié)束了。但我在內(nèi)球的支撐下，使出獨(dú)門平衡秘籍，不但沒有墜毀，反而在平流層開始了長達(dá)4～6小時的高空平漂。

回歸：使命的終點(diǎn)與延續(xù)

當(dāng)我飛到了預(yù)設(shè)的范圍外，或收到觀測員遙控的指令，就到了我該返航的時候，球體下方的熔斷裝置便會切斷系留繩，讓攜帶探空儀的降落傘緩緩下落。我一路向下，感受著氣壓漸增，周遭空氣變得稠密，導(dǎo)航探空儀不忘做著最后的測量工作，直至著陸的那一刻。

這樣一次從地面到平流層的往返飛行需耗時8～10小時，普通前輩難以完成這樣的任務(wù)，而我特殊的雙層球體結(jié)構(gòu)恰好能實(shí)現(xiàn)對垂直大氣的單次飛行、兩次探測。

相較于其他高空探測手段，我的優(yōu)勢在于能獲取準(zhǔn)確的垂直大氣廓線，且成本低、布放便捷、數(shù)據(jù)時效性高。但我的一生注定是“向死而生”，完成使命的探空儀會安全降落在地面，而我的內(nèi)球在失去了探空儀后會繼續(xù)上升，在層層大氣中穿梭數(shù)次后，終會如泡沫般消散在蔚藍(lán)天宇間。并且，由于我的內(nèi)球通常由可降解材料制成，幾乎不會對環(huán)境造成污染。

不必為我傷心。作為新一代北斗探空氣球，我傳承了前輩的使命，融入了更多的尖端科技，助力氣象探空實(shí)現(xiàn)了更經(jīng)濟(jì)、更高效、更精準(zhǔn)的立體探測。當(dāng)上百個探空氣球從祖國各地如我般升空，一張由我們攜手北斗探空系統(tǒng)編織的物聯(lián)網(wǎng)逐漸成形，用一次次探測，把握長空的“脈搏”，為天氣預(yù)報、氣候研究，乃至衛(wèi)星發(fā)射、航天測控提供大氣背景數(shù)據(jù)。

（責(zé)任編輯 / 王佳璇" 美術(shù)編輯 / 周游）