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重庆日报:上海交大重庆临近空间创新研发中心年轻团队 · 聚焦研发“空中哨兵”浮空器

发布时间:2022-12-21 | 发布人:admin

 

党的二十大报告提出,加快实施创新驱动发展战略。坚持面向世界科技前沿、面向经济主战场、面向国家重大需求、面向人民生命健康,加快实现高水平科技自立自强。以国家战略需求为导向,集聚力量进行原创性引领性科技攻关,坚决打赢关键核心技术攻坚战。

 

▲上海交大重庆临近空间创新研发中心。

 

12月8日下午,虽然室外空气有些寒冷,但是位于上海交大重庆临近空间创新研发中心1楼的实验室内却热气腾腾,科研人员龙晓丹、蒋小君和几位同事一起,紧锣密鼓地忙碌着。他们身旁有一个浮空器(直径6米带有多种传感器的气球)。他们正在研制的,是一种倒水滴状气球模型,可以满足火箭空中发射。

 

“我们深入学习贯彻党的二十大精神,作为国内唯一横跨航空、航天、临近空间三大空间领域的前沿科学机构,最近还组织收看了神舟十五号发射实况与中国航天史视频,发扬党员先锋模范作用和航天精神,为中心发展和关键技术攻关贡献力量。”上海交大重庆临近空间创新研发中心党支部书记、副主任唐继伟介绍,研发中心主要依托上海交通大学航空航天领域先进的科技成果及优质的创新资源,在重庆市建设国内首个以临近空间技术为核心的研发中心,涵盖临近空间浮空器、微小卫星、临基发射三大研发领域,今年夏天,研制成型的浮空器搭载自主研制的多光谱视频成像设备以及中国移动的5G通信基站等设备,成功实现了对明月湖片区周边的森林实时防火监测,被亲切称为“空中哨兵”。

 

 

科研团队接力攻克设计制造技术难题

 

“气密性是我们正在攻关的技术难题。”33岁的蒋小君已有12年党龄,他毕业于重庆大学机械设计专业,两年前加入浮空器项目团队。他一边观察着浮空器的内部,一边给记者介绍浮空器的设计制作原理。直径6米的浮空器内部,是一条一条的拼接缝,高分子材料裁剪完成后,通过热压的方式将它们拼接在一起。

 

▲蒋小君通过观察孔观察系留球内部情况。

 

“我们常见的汽车轮胎检查是否漏气最简单的办法是放进肥皂水里,看哪里冒泡。”但是一个直径达6米的气球却无法放进水里检查气密性,蒋小君说,通过压力检测再结合一些特殊工具才能准确地找到漏气点位,气密性和球体大小决定了浮空器的载荷。

 

浮空器总体所副所长、项目负责人龙晓丹说,模型设计初期他们要确定浮空器的受力情况。从侧面看,浮空器是椭圆形,但是从上往下俯瞰的球体是一个圆形,专业的描述是按欧拉曲线旋转而成的形状。“球体不带动力,利用的是空气浮力,所以它的稳定性决定着搭载监控设备图像的清晰度,稳定性也是我们攻坚的课题。”

 

▲龙晓丹介绍系留球。

 

龙晓丹说,团队共有40多名研发人员,是一支年轻的团队。在研发过程中,成员之间的协作非常重要,“比如我的设计方案出来,要制作团队看是否最优。”此外,在遇到难以解决的问题时,团队还会和上海交通大学专家一起讨论制订解决方案,攻克技术难题。

 

 

与通信企业密切合作适用多种应用场景

 

今年智博会期间,研发中心曾将这个浮空器带到国博中心广场上,升空30米。今年8月重庆森林火险高发时段,这个浮空器在两江协同创新区明月湖附近升空80多米,携带监控与通信传输设备将图像数据及时传回,形成两江空地一体化5G通信应急保障系统。

 

▲系留球升空(资料图)。

 

浮空器是载体,应急保障系统还包括专用通信车辆、空中及地面通讯设备、专用通信网络、系统信息安全防护、系统集成和上云等10余项设备及技术构成,可实现对明月湖周边环境的视频观测、空气指标监测等,协助工作人员对周边森林火情监控。直径6米的浮空器(飞艇),不仅可以完成快速升空部署,还能根据使用需求搭载包括摄像、通信、环境等多种载荷,最大设计升空高度为300米,可搭载重量13公斤,正常工作最大风力7级,根据搭载的设备,观测有效覆盖面积约直径5公里范围。此外,采集的信息将实时传至位于明月湖协同创新馆的智慧监控后台,协助工作人员24小时对两江协同创新区进行安全监测,特别是对周边森林的监测,做到防患于未然。

 

“应急观测、救援只是应用场景的一部分,它还将在自然灾害救援等方面广泛应用。”唐继伟表示,基于浮空器的空地一体化应急保障系统主要应用于各类应急救援活动中的通信保障和救援环境的参数监测,还可以实现通信中继、环境监测、林业调查、农业调查、公共安全等方向的技术服务支撑,可以依托浮空平台搭载相关设备,建立通信数据传输网络,并进行数据后处理,为相关决策、设计、咨询提供服务。

 

 

未来可实现携带小型火箭空中起飞

 

临近空间是指高度为20-100公里的空间。唐继伟说,二十大报告提到,要加快建设航天强国,该中心是在重庆两江新区建设的国内首个以临近空间技术为核心的创新研发中心,瞄准国家重大战略需求,设立了临近空间浮空器、微小卫星、临基发射三大研发方向,弥补了两江乃至重庆在临近空间研究领域的空白。中心目前正在开展平流层飞艇、临基发射系统、载人飞艇等产品研发,攻克了一系列关键技术,形成了一批自主可控核心成果,并与中国移动等单位开展合作,加强产学研深度融合,明确以目标为导向,加快相关技术和产品落地,从而对空天技术领域创新创造、产业升级、科技成果转移转化提供有力支撑,为加快建设航天强国贡献自己的力量。

 

▲团队成员协作配合。

 

“利用临近空间浮空器将火箭携带至临近空间,可以实现火箭的空中发射。”研发团队负责人表示,这样可以节约火箭燃料,实现节能、增加有效载荷的目标。研发中心核心成员是国家高分重大专项“临近空间系统”立项论证和实施方案论证(上海交通大学为组长论证单位)的主要参与和实施者,也是高分重大专项临近空间浮空器全系统研发与工程实施的国家队之一,前期完成了浮空器在临近空间的往返飞行任务,飞行器全程处于受控状态,在国内首次实现安全回收,且设备完好,为研发中心后续临近空间浮空器相关领域的发展奠定了坚实基础。

 

该中心将在前期优势基础上,统筹各方资源,对重庆空天技术领域创新创造、产业升级、科技与产业融合、科技成果转移转化、加快重庆创新创业和应用型人才培养方面提供有力的科技和人才支撑,促进重庆科技创新产业发展,打造服务重庆及两江新区发展的重要创新平台,将助推两江新区在新材料、新能源、人工智能、军民融合、大数据、新动力、物联网等相关产业的协同发展。

 

重报晨报记者 陈军 摄影报道

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