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年輕團隊聚焦“空中哨兵”浮空器研發 未來可實現火箭空中發射
2022年12月12日 08:43 來源: 重慶晨報

檢查設備

  12月8日下午,雖然室外空氣有些寒冷,但是位於上海交大重慶臨近空間創新研發中心1樓的實驗室內卻熱氣騰騰,科研人員龍曉丹、蔣小君和幾位同事一起,正在緊鑼密鼓地忙碌著。在他們身旁,已有一個浮空器(直徑6米帶有多種傳感器的氣球)。他們正在研製的,是一種倒水滴狀氣球模型,可以滿足火箭空中發射。

  森林實時防火監測的“空中哨兵”

  “我們深入學習貫徹黨的二十大精神,作為國內唯一橫跨航空、航天、臨近空間三大空間領域的前沿科學機構,最近中心還組織收看了神舟十五號發射實況與中國航天史視頻,發揚黨員先鋒模範作用和航天精神,為中心發展和關鍵技術攻關貢獻力量。”上海交大重慶臨近空間創新研發中心黨支部書記、副主任唐繼偉介紹説,研發中心主要依託上海交通大學航空航天領域先進的科技成果及優質的創新資源,在重慶市建設國內首個以臨近空間技術為核心的研發中心,涵蓋臨近空間浮空器、微小衛星、臨基發射三大研發領域。

  今年夏天,研製成型的浮空器搭載自主研製的多光譜視頻成像設備,以及中國移動的5G通信基站等設備,成功實現了對明月湖片區周邊的森林實時防火監測,被親切稱為“空中哨兵”。

  科研團隊接力攻克設計製造技術難題

  “氣密性是我們正在攻關的技術難題。”今年33歲的蔣小君已有12年黨齡,他畢業于重慶大學機械設計專業,兩年前加入浮空器項目團隊。他一邊觀察著浮空器的內部,一邊給記者介紹浮空器的設計製作原理。直徑6米的浮空器內部,是一條一條的拼接縫,高分子材料裁剪完成後,通過熱壓的方式將它們拼接在一起。

  “我們常見的汽車輪胎檢查是否漏氣,最簡單的辦法是放進肥皂水裏,看哪冒泡。”但是一個直徑達6米的氣球卻無法放進水裏檢查氣密性。蔣小君説,通過壓力檢測再結合一些特殊工具才能準確地找到漏氣點位,氣密性和球體大小決定了浮空器的載荷。

  浮空器總體所副所長、項目負責人龍曉丹説,模型設計初期,他們要確定浮空器的受力情況。從側面看,浮空器是橢圓形,但是從上往下俯瞰的球體是一個圓形,專業的描述是按歐拉曲線旋轉而成的形狀。“球體不帶動力,利用的是空氣浮力。所以它的穩定性決定著搭載監控設備圖像的清晰度,穩定性也是我們攻堅的課題。”

  龍曉丹説,團隊共有40多名研發人員,是一支年輕的團隊。在研發過程中,成員之間的協作非常重要,“比如我的設計方案出來,要製作團隊看是否最優。”此外,在遇到難以解決的問題時,團隊還會和上海交通大學專家一起討論制訂解決方案,攻克技術難題。

  與通信企業密切合作適用多種應用場景

  今年智博會期間,研發中心曾將這個浮空器帶到國博中心廣場上,升空30米。今年8月重慶森林火險高發時段,這個浮空器在兩江協同創新區明月湖附近升空80多米,攜帶監控與通信傳輸設備,將圖像數據及時傳回,形成兩江空地一體化5G通信應急保障系統。

  浮空器是載體,應急保障系統還包括專用通信車輛、空中及地面通訊設備、專用通信網絡、系統信息安全防護、系統集成和上雲等10余項設備及技術構成,可實現對明月湖周邊環境的視頻觀測、空氣指標監測等,協助工作人員對周邊森林火情監控。直徑6米的浮空器(飛艇),不僅可以完成快速升空部署,還能根據使用需求搭載包括攝像、通信、環境等多種載荷。最大設計升空高度為300米,可搭載重量13公斤,正常工作最大風力7級。根據搭載的設備,觀測有效覆蓋面積約直徑5公里範圍。此外,採集的信息將實時傳至位於明月湖協同創新館的智慧監控後&,協助工作人員24小時對兩江協同創新區進行安全監測,特別是對周邊森林的監測,做到防患于未然。

  “應急觀測、救援只是應用場景的一部分,它還將在自然災害救援等方面廣泛應用。”唐繼偉&&,基於浮空器的空地一體化應急保障系統主要應用於各類應急救援活動中的通信保障和救援環境的參數監測,還可以實現通信中繼、環境監測、林業調查、農業調查、公共安全等方向的技術服務支撐,可以依託浮空&&搭載相關設備,建立通信數據傳輸網絡,並進行數據後處理,為相關決策、設計、諮詢提供服務。

  未來可實現攜帶小型火箭空中發射

  臨近空間是指高度為20-100公里的空間。唐繼偉説,該中心是在重慶兩江新區建設的國內首個以臨近空間技術為核心的創新研發中心,瞄準國家重大戰略需求,設立了臨近空間浮空器、微小衛星、臨基發射三大研發方向,彌補了兩江乃至重慶在臨近空間研究領域的空白。

  “利用臨近空間浮空器將火箭攜帶至臨近空間,可以實現火箭的空中發射。”研發團隊負責人&&,這樣可以節約火箭燃料,實現節能、增加有效載荷的目標。研發中心核心成員是國家高分重大專項“臨近空間系統”立項論證和實施方案論證的主要參與和實施者,也是高分重大專項臨近空間浮空器全系統研發與工程實施的國家隊之一,前期完成了浮空器在臨近空間的往返飛行任務,飛行器全程處於受控狀態,在國內首次實現安全回收,且設備完好,為研發中心後續臨近空間浮空器相關領域的發展奠定了堅實基礎。

  該中心將在前期優勢基礎上,統籌各方資源,對重慶空天技術領域創新創造、産業升級、科技與産業融合、科技成果轉移轉化、加快重慶創新創業和應用型人才培養方面提供有力的科技和人才支撐,促進重慶科技創新産業發展,打造服務重慶及兩江新區發展的重要創新&&,將助推兩江新區在新材料、新能源、人工智能、軍民融合、大數據、新動力、物聯網等相關産業的協同發展。

  重慶晨報記者 陳軍 攝影報道

編輯: 陶玉蓮
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