“旅行者”2号试飞升空提前返回 临近空间利用价值广阔

　　受大雪、大风等恶劣天气影响而不得不调整试飞时间后，11月9日晚，光启集团自主研制的临近空间飞行器“旅行者”2号（即海口旅行者号），在光启博斯腾湖临近空间基地（新疆）载动物试飞，成功升空。升至1.2万米高度时，因部分通讯和控制系统出现异常，“旅行者”2号按地面指令紧急降落，返回地面。光启集团表示，不会因科学实验遭遇的挫折而停下探索临近空间的脚步。

2016年11月9日 "旅行者"2号升空前一刻 工作人员在做最后的准备

　　部分系统异常 或因升空时发生碰撞

　　11月9日22时44分，“旅行者”2号近40米直径的超大囊体，充入经过精密计算的氦气后，携带总重量超过1吨的主舱，缓慢升空。主舱内搭载了一个小型生命保障系统，携带了一只乌龟。按计划，“旅行者”2号将进入海拔20千米以上的临近空间，完成13项以上临近空间实验及测试，包括天地对话、动力系统、航电、通信等设备的测试以及气温、风向等数据的采集。随后，“旅行者”2号通过释放氦气而逐渐下降，最终返回地面。

　　试飞团队一直密切监测实时传回的数据。“旅行者”2号升空至海拔1.2万米高度时，正常通信突然中断，备用系统自动启动，传回的数据显示，部分通讯系统和控制系统无法正常工作。试飞团队立即通过备用系统，对“旅行者”2号发出了紧急降落指令，“旅行者”2号随即迅速着陆。技术人员随即赶往预估着陆地点。

　　据了解，“旅行者”2号升空时，舱体曾发生碰撞。试飞团队初步分析认为，系统故障可能与此次碰撞有关。确切原因有待进一步调查。

　　光启集团对试飞没有完成全部既定任务表示遗憾。光启集团联合创始人、光启科学联席行政总裁栾琳说，相对于曾在新西兰成功试飞并升至临近空间的“旅行者”1号，“旅行者”2号增加了携带舱体升空、天地对话、柔性太阳能薄膜电池、动力螺旋桨等功能，试飞难度也随即增加。

　　她表示，在本次试飞中，由于没有达到预定高度，仅完成了携带舱体升空、天地对话和飞行中数据采集的实验，柔性太阳能薄膜电池、动力螺旋桨、生命保障体系等功能由于未能达到预设高度，而没有完成实验。“在一个全新的领域进行开拓，从来不是一件容易的事情。对临近空间的探索，属于前沿科学研究。试飞属于科学试验，所有的试验都存在不确定性。但是这次试飞积累的经验和数据，将对我们接下来的“旅行者”号系列的设计、改进有极大的帮助，我们会继续坚持对临近空间的探索，直到完成载人旅行的目标。”栾琳透露，“旅行者”号团队已经在着手设计和测试“旅行者”3号，拟在明年择日进行试飞实验。

　　受恶劣天气影响 试飞曾多次延迟

　　此次“旅行者”2号试飞一波三折，原计划11月6日试飞。11月5日，试飞基地所在的新疆博湖县博斯腾湖乡突然降雪，气温骤降。光启临近空间创新中心总监周飞博士表示，这次降雪的时机和雪量都超出了前期的预报和历年数据的经验，实属罕见，而降温降雪令试飞前的准备工作无法正常开展，出于安全飞行的考虑，团队决定延迟一天，至11月7日再试飞。

　　11月7日凌晨1时许，通过现场测风速、风向，结合气象数据，试飞团队判断环境适合试飞，随即开始进行囊体充气。但进行至凌晨3时许，试飞现场风速突变至安全试飞阈值的两倍多，已经开始的囊体充气被迫中断。

　　栾琳解释，根据多次的测算和试验，试飞的最佳风速须不高于3米/秒，阈值为5米/秒。科研团队连日从不间断地对当地天气状况进行实时监测分析。“天气预报数据显示，当晚的风速平均为2米/秒，最高不超过3米/秒，但风速突变，现场实测的风速已经达到7米/秒，已经超过阈值，因此不得不推迟试飞。”

　　“由于5日局部降雪，6日下午化雪，造成了试飞场地与周边地区的温度差，产生了气压差，带来了突如其来的大风。”周飞表示。

　　经过现场评估，光启临近空间技术团队认为，天气状况无法达到试飞标准，同时，已经在寒冷大风环境中连续工作超过33个小时的工作人员需要休整，“旅行者”2号的囊体结构也要再做检测。为保障现场人员安全和试飞顺利进行，试飞团队当即决定暂停试飞计划，并保持对天气状况的实时监测，等天气状况达到试飞标准再进行试飞试验。

　　经过观察分析，团队11月8日两次尝试试飞，都未能等到合适的试飞窗口。团队不得不决定再次延迟试飞。至11月9日晚间，天气逐渐转好，“旅行者”2号团队再次向临近空间冲刺。

　　布局“深度空间” 探索不会停步

　　“对临近空间的探索，是光启在‘深度空间’领域布局的重要一环。”光启集团总裁、光启科学董事会主席刘若鹏表示，围绕着“深度空间+机器自觉+终极互联”这一未来发展趋势，光启会继续在临近空间探索上不懈努力，不会因科学实验遭遇的小波折而停下脚步。“深度空间”是指人类对多维空间的深度开发与利用。

　　栾琳表示，光启会继续探索临近空间，未来的载人“旅行者”号系列，将包括浮空系统、密封载人舱系统、应急救生系统等，具有超高安全性和舒适性，可将6人载入离地面20-24千米的临近空间。除了载人，“旅行者”号系列还可在通信、气象、遥感等应用上进行探索，也可为宇宙物理学、太阳物理学等学科提供科学探索平台、承担多种研究应用。目前，包括光启集团在内，国际上开展临近空间探索项目的公司已有类似的尝试。

　　据了解，2015年2月，光启临近空间载人项目正式启动。2015年6月6日，光启研制的中国首个临近空间商用平台“旅行者”号在南半球新西兰南岛的光启阿什伯顿临近空间基地成功试飞，到达海拔21千米的设计高度，持续进行了跨昼夜的飞行与任务执行，完成了临近空间天地高速通信、海事监控、光学监控等商用载荷测试，标志着中国临近空间探索技术跻身世界前列。2016年8月26日，海口未来技术研究院暨光启临近空间技术研发总部在海口正式揭牌，“旅行者”2号被命名为海口旅行者号。“旅行者”2号此次的试飞实验，试飞团队从中汲取了应对复杂天气的经验，也完成了部分数据的收集，这对后续的研究和“旅行者”3号的设计和加工都提供了重要的数据参考。光启集团表示，“旅行者”3号目前已经在设计和测试阶段，暂定将于明年择日进行试飞实验。

　　技术升级 突破多个关键点

　　尽管未能完全验证，相对于2015年试飞的“旅行者”号（编号为“旅行者”1号），“旅行者”2号在设计技术上进行了五大升级和改进。一是加强了动力控制，在主舱安装了螺旋桨。第二，太阳能电池板的原材料，在单晶硅的基础上增加了柔性晶片。第三，加强了自主控制能力和智能化，采用四套系统来保持通信，天地对话时，飞行器可以做出智能的反馈。第四，对生命保障体系进行了初步尝试。第五，对起飞、平飞和着陆的整个过程进行了大量改进，包括软件的更新、代码的优化、效率的提升等。

　　基于光启的基础科研实力，“旅行者”2号在多项技术关键点上实现了突破。其中，囊体结构的囊皮材料，均在位于深圳市大鹏新区葵涌的光启空间材料中试基地加工生产完成。

　　栾琳表示，飞行器上升至海拔20千米以上的临近空间时，要经历气压、气候、紫外线、辐射等环境的变化，因此囊体必须具备材质轻、强度高、耐低温、防腐蚀、防辐射、耐低压、防紫外线和抗拉伸等功能。

　　此前，在10月11日的光启生产基地开放日活动中，工作人员介绍，“旅行者”2号上的囊皮材料是多层的，每一层的功能都不一样，有耐低温层、防紫外线层、耐压层、抗腐蚀层等。经过精密的工艺加工成的囊皮材料，拥有多种综合功能后，依然材质轻、强度高、寿命长、耐候性好，“旅行者”2号的囊皮材料厚度仅为0.18毫米。同时，基地也利用临近空间环境模拟舱、爆破测试、透氦测试等实验手段，对囊皮材料进行多种试验，测试材料的耐压能力、密封性、抗低温低压等性能。

　　此外，“旅行者”2号的主舱搭载了经过特殊设计的动力系统，可在临近空间极为稀薄的超低温大气环境中实现高效推进。主舱内外设置了多路光学系统，可以实现对地、对空和对自身关键部位的在轨实时视频监控和高清拍照。主舱内还安装了各种航电、飞控、通信、能源和载荷设备，可以实现对飞行器的远程控制和自主控制，采集大量视频、图像、数据信息，并向地面控制中心进行实时传输。

　　临近空间有重大利用价值

　　“中国要成为科技强国，一定要在这些前沿研究方面走到前面。”在11月3日光启承办的中国浮空器大会上，国家高分专家组组长、中科院光电院顾逸东院士表示，中央已经提出，必须推动空间科学、空间技术、空间应用全面发展。我国对空间科学正在进行进一步规划，而如何更好地利用科学气球开展空间科学先导研究、空间实验，是当前的一项迫切需求。

　　中国工程院院士、中国航空学会副理事长甘晓华则在上述大会现场表示，浮空器技术是一门古老的学科，但以往受到技术的限制，商业运行和应用受到挫折，如今人们越来越重视浮空器的用途，尤其随着临近空间和人类生活空间的进一步扩大利用，浮空器驻留时间长、耗费能源少等优势，可以在科研、商业等领域发挥更大的作用，环保绿色社会尤其需要这种浮空器、飞行器。

　　刘若鹏表示，目前浮空器的民用价值已经越来越得到认可。浮空器体积庞大，可以长时留空，而且费效比低。“在载重和时间相同的情况下，浮空器的使用成本与火箭、卫星等相比都低得多，而‘旅行者’2号在临近空间载人旅行上的尝试，也是浮空器利用上的创新和开拓。此次试飞实验所积累的宝贵经验和数据，对明年‘旅行者’3号的试飞具有指导意义。”

　　背景资料

　　临近空间

　　临近空间是海拔20千米至100千米的区域，又称为近太空，是人类还未大规模开发的空白区域，具有非常重要的战略意义和利用价值。临近空间下方的区域通常称为“天空”，是传统航空器（如飞机）的主要活动空间；临近空间上方的区域通常称为“太空”，是航天器（如卫星、飞船）的主要活动空间。

　　除了载人旅游之外，临近空间还是一个可提供全天候高速率无线网络覆盖、高分辨率地理测绘、高空交通指挥、对地高精度监控、对天高清晰成像等科学研究和新型空间服务的理想区域。与同步卫星系统相比，临近空间飞行器具有通信距离短、传播损失低、延迟少且寿命长的特点，可大幅降低地面设施建设的费用，减少对周围环境的辐射污染，造价和产生的通讯资费相比同步卫星平台和铺设光缆都更便宜。目前，对临近空间的探索已经引起了高度关注和重视，多国政府、科研机构及高科技巨头都已经加强了对临近空间的科学探索。