高空氣球的案例
我們對最近徘徊在美國海岸線上的高空氣球的了解
美國軍方一直在測試可操縱的高空氣球，這種氣球可以實現在攜帶尖端有效載荷的情況下保持高空長期駐留。
作者：BY
ADAM KEHOE
在過去的一周里，至少有9個先進氣球從美國的兩個海岸起飛，主要集中在與軍事訓練和測試有關的地區。這些裝有應答器的氣球引起了飛行跟蹤監控軟件的興趣，甚至有幾次被軟件檢測到（
www.witn.com
）。觀察者注意到它們能夠實現長時駐空，
而且似乎能逆風飛行
。考慮到這些，我們決定進行調查，以下是我們目前發現的情況。
這些高空氣球是
Raven Aerostar
的財產，
Raven Aerostar
是Raven工業的一個分部，總部設在南達科他州蘇福爾斯。近年來，Raven Aerostar因與谷歌的母公司Alphabet合作開發Project Loon而聞名。Project Loon是一個雄心勃勃的項目，旨在將互聯網普及到農村地區。“Loon balloons”是由Raven Aerostar設計的，可以在高空飛行很長時間。盡管該項目在技術上取得了重大進展，但是Project Loon被宣布將于今年1月關閉。
從那時起，Raven Aerostar將繼續為其他領域開發氣球技術，特別是在情報和國防領域。
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在南加州附近的飛行追蹤器上看到的高空氣球。它們引起人們注意的地方是它們可以在空間站上停留很長時間，并且似乎是逆風飛行。
這些飛行器是Raven Aerostar的Thunderhead氣球系統的衍生品。為便于執行各種各樣的任務，Thunderhead被設計成為了一種能在選中區域長時停留的氣球。
展開 【Flight opptunnity】NASA運用高空科學氣球、零重力試驗飛機、亞軌道火箭測試空間科學實驗載荷
NASA選取了9項了空間科學實驗載荷，進行高空科學氣球、零重力試驗飛機或者亞軌道火箭的搭載試驗。此項搭載試驗的目的是把這些空間技術從實驗室中帶到真實的太空環境中去，使這些載荷更接近于實際的應用環境。該計劃被稱為飛行良機（Flight opptunnity）。美國宇航局每年進行2次選拔，挑選出具有應用前景的載荷。并將這些載荷搭載到達太空的邊緣，從而提供相對低成本的太空環境模擬飛行實驗。
飛行良機計劃項目主管StephanOrd說：“飛行良機計劃為科研人員提供了一個絕佳的機會，以便他們能夠在真實的宇宙空間環境中測試其設計。亞軌道飛行相對于軌道成本來說成本較低。載荷可以在真正進入太空前，借助該項目盡可能發現其潛在問題。”
飛行良機的設立主要有兩項目標。
第一，測試空間科學實驗有效載荷。美國宇航局從申請的項目中選擇了7項：
1、計劃搭載于宇宙空間站，研究重力對溫度敏感性材料沸熱傳導效應影響的科學實驗載荷。馬里蘭大學科利奇帕克分校，Jungho Kim。這個載荷將搭載失重試驗飛機收集材料沸熱傳導數據。這些數據有助于設計更精確的沸熱傳導模型，從而推進下一代太空熱交換機的研制。服務商: Zero-G Corp.
2、微重力下燃料箱最佳冷卻方法的驗證實驗，佛羅里達大學，Jacob Chung。當執行燃料運送或深空載人任務時，火箭低溫燃料需要在燃料箱之間轉移，對燃料箱的冷卻就成為了必須進行的操作。該技術有望減少冷卻劑的使用量。服務商: Zero-G Corp.
3、EMPANADA（一種南美肉餅）:-以造成宇宙塵埃最小的方法在行星上拋錨或開采小行星。北卡羅來納州立大學，Karen Daniels。EMPANADA有效載荷探索了在微重力條件下穿透土壤的新方法，其靈感來自于植物的根系。該項技術可以用于采礦小行星或拋錨在低重力的隕石上。
展開 臨近空間科學實驗和技術試驗項目征集公告
??中科院北京分院組織媒體走進鴻鵠專項
??鴻鵠專項 | 我國太陽電池臨近空間標定取得新突破
??鴻鵠專項生物大氣載荷綜合驗證實驗成功
??鴻鵠專項成功完成首次大氣原位探測及下投實驗
??人民日報 | 科學“鴻鵠”飛向臨近空間
??高空氣球太陽電池標定成果登上中國科學雜志封面
??太陽耀斑環系統上方結構研究新發現
??星際生命傳播“快車”：隕石！
NSC ExoMars高空投放降落傘試驗
更多信息請參考：HADT|ExoMars降落傘測試向前推進
HADT - High Altitude Drop Test
HADT就是高空投放測試，一般是使用高空氣球平臺把被測載荷（或人員）帶到臨近空間高度投放，利用勢能使被測載荷加速，可用于模擬火星大氣再入，飛船再入后的降落傘測試，超音速飛行器自由落體加速，高空極限超音速跳傘，微重力試驗等，是高空氣球的一種典型應用模式。
NASA是如何組織高空氣球平臺學生載荷征集的？
NASA2021年HASP （高空學生平臺）的建議書已經發布。如建議書中所述，2020年11月13日(周五)的Zoom會議信息可以通過在
HASP 2021Q&A Registration Form
上面注冊來獲取。如果你打算在HASP 2021上擁有一席之位，需要先寫申請書。申請書所提出的計劃將于2020年11月20日實施。采用新的封面和這一次HASP的提案模板文件。所有申請人應遵循此模板。
NASA最大零壓力氣球試飛：漂浮至4.8萬米高空
美國國家航空航天局（NASA）官網近日消息稱，足球場大小的科學氣球“Big 60”于8月份成功試飛。 作為迄今最大的零壓力氣球，其漂浮至創紀錄的15.9萬英尺（約4.8萬米）高空，允許搭載有效載荷進行實驗飛行長達8小時。
報道稱，組成Big 60的所有聚乙烯材料如平鋪在地面，足以覆蓋20英畝（約8萬平方米）土地，這樣大的尺寸，允許其比其他零壓力氣球上升高度高出5英里（約8千米），也因此更接近太空邊緣。除了尺寸較大外，Big 60的厚度也僅是其他氣球的一半——僅0.0004英寸（約0.01毫米），其上覆蓋球囊的塑料薄膜略小于廚房保鮮膜的厚度。目前已知，氣球漂浮在地球平流層的溫度平均在零下76華氏度（零下60℃）左右，薄膜在實驗室中的耐受溫度低至零下130華氏度（零下90℃）。
這些氣球在正式飛行前要經過3個階段的測試，包括在氣球研究與開發實驗室進行一輪質量控制測試。在測試階段，吊艙主要包含支持跟蹤、視頻和遙測等的儀器，實驗飛行要承載或懸掛1650磅（約748公斤）的有效載荷。實驗室技術專家薩拉?費舍爾表示，未來能將其有效載荷提升到大約小型四輪車的重量，而且還能為一些小型任務騰出3個鞋盒大小的空間，以完成諸如亞利桑那大學測試用于星際小衛星的新型天線等實驗。
此次測試飛行評估了Big 60的總體設計和執行科學任務的能力，未來的飛行將允許研究人員進一步測試科學儀器。
氣球發射地位于薩姆納堡，這里因地理位置的原因，讓物資運輸和實驗人員進出都很方便，且氣球飛行時能避開高密度人口居住區。
展開 去火星路費太貴，NASA通過高空氣球開展類火星環境微生物生存試驗！
史密斯說：“搭載這些氣球飛行的航空生物學實驗使我們能夠以在實驗室中不可能實現的方式研究微生物的堅韌性。”MARSBOx提供了一個機會來預測火星上的生存結果，并幫助我們重建我們所知道的生命極限。
MARSBOx是由美國宇航局空間生物學和美國宇航局總部科學任務局的行星保護研究計劃資助的。MARSBOx團隊由德國航空航天中心航空航天醫學研究所艾姆斯和
輻射生物學系
的科學家組成，后者還設計了樣品容器并進行了微生物分析。美國宇航局位于佛羅里達州卡納維拉爾角的肯尼迪航天中心同樣也提供了工程支持。位于弗吉尼亞州瓦洛普斯島的NASA氣球項目辦公室和位于德克薩斯州巴勒斯坦的哥倫比亞科學氣球設施提供了額外的支持。
對于新聞媒體：
有興趣報道這一主題的新聞媒體成員應聯系
美國宇航局艾姆斯新聞編輯室
。
作者：雷切爾·胡佛，美國宇航局艾姆斯研究中心
最后更新時間：2021年3月3日
編輯：雷切爾·胡佛
標簽：
艾姆斯研究中心
展開 氣球載具俯瞰全球
現在World View Enterprises的Stratollite氣球載具能攜帶大型有效載荷上升至高達95,000英尺的高度，并在此懸停數星期甚至數月時間，其成本與使用衛星或其它類似技術相比微不足道。在構建和測試原型之前，World View工程師借助ANSYS仿真軟件確定正確的設計，從而節約了大約8個月的時間和近600,000美元的成本。
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“Stratollite載具能攜帶多達50kg的有效載荷，并且能在同一位置停留長達數星期或數月之久，遠遠超出當前無人機的水平。”
重力加速度為7g的著陸過程中有效載荷艙所承受的應力
這種遙控的無人操作Stratollite載具是一種由高空氣球攜帶的有效載荷艙。它是火箭發射衛星的低成本替代方案，可在客戶指定的相關區域進行長期部署。Stratollite載具使用一種專有的可升降壓載系統來捕獲特定的定向風型，從而使其位置保持不變。構建和測試熱設計原型或結構設計原型需花費數十萬美元以及幾個星期的時間。World View工程師轉而使用 ANSYS Mechanical的結構和熱分析功能，從而迭代出一款能夠滿足公司要求的設計，并且僅用一個結構原型和一個熱原型即完成了驗證工作。
觀測與通信挑戰
Stratollite在亞利桑那州上空拍攝的高分辨率影像
國土安全、災害救援、天氣預報和通信等大量商業和國防應用都需要將傳感器放置在遠離地面的固定平臺上，由此構成一個智能互聯的世界。一直以來，實現這一目標的常規方法是將衛星發射到地球同步軌道。這種做法成本高昂而且可能需要等待多年才能確定發射日期。無人機（UAV）確實能提供一種成本更低廉也更靈活的替代方案，但它們的飛行時間有限而且建造和運行成本也仍然偏高。
展開 “同溫層巴士”飛艇完成太陽能電池模塊的試驗驗證
西班牙衛星通信提供商Hispasat公司聯合泰雷茲-阿萊尼亞航宇公司試驗了同溫層通信，2018年10月試驗了智能手機與高高空偽衛星（HAPS）的4G/5G通信，該HAPS是由西班牙Zero2 Infinity公司提供的高空氣球。泰雷茲-阿萊尼亞得到了法國政府的資助，研制“同溫層巴士”飛艇以取代太陽能長航時無人機，如空中客車公司研制的西風無人機，最新型的西風S無人機在2018年7至8月間在空中飛行了超過25天。
（航空工業發展中心 陳宣友）
有爭議！瑞典航天公司SSC宣布取消今年的平流層控制攝動實驗飛行計劃
因此，這一領域的研究非常重要，許多正在瑞典Esrange航天中心發放的氣球和火箭上進行的實驗都有助于這類研究。
為此，SCoPEx（平流層控制攝動實驗）項目本身的目的非常適合SSC（瑞典航天公司）服務和任務，以幫助地球從太空活動中受益。
SCOPEx 是一項用于了解平流層氣溶膠的科學實驗，這項實驗與太陽地球工程相關。計劃使用高空氣球將測量儀器送入約20公里外的大氣層。一旦它到達指定位置，非常少量的實驗材料（100克至2公斤）將被釋放，并且產生一個大約1公里長，直徑100米的擾動空氣柱。然后，我們將使用另外一個氣球來測量擾動空氣質量的變化，包括氣溶膠密度、大氣化學和光散射的變化。SCOPEx可以幫助我們驗證尚未針對測量進行測試的重要模型參數。
然而，科學界對地球工程，包括任何相關的技術試驗，如計劃今年夏天從Esrange進行的技術氣球試飛，
存在分歧
。
今年春天，SSC與地球工程領域的主要專家和其他利益相關者以及SCoPEx咨詢委員會進行了對話。經過這些對話，并與哈佛大學達成一致，
SSC決定取消計劃于今年夏天進行的技術試飛
。
是否應開展地球工程研究是
科學界以及其他利益相關者和公眾應繼續進行的重要討論
。
SSC
歡迎就這一重要問題進行如此廣泛的社會討論
。
如有任何問題，請聯系：
Email: anni.bolenius @sscspace.com
Phone: +46 730 33 74 90
相關閱讀：
SCOPEx：平流層控制擾動實驗
展開 掀起全球研發熱潮 太陽能無人機為何深受青睞？
谷歌推出了SkyBender項目，試圖通過發展太陽能無人機來彌補通信網絡建設的不足，利用無人機來實現高空5G無線網絡傳輸。不過，眼下谷歌已經決定終止太陽能無人機項目，轉而研發高空氣球。
近兩年來，我國在太陽能無人機發展上也取得了積極進展，成為繼美、英之后第三個掌握該技術的國家。2017年6月，我國自主研發的新型彩虹太陽能無人機在20000米高空圓滿完成臨近空間飛行試驗；2018年8月，我國西北工業大學的太陽能無人機刷新了國內最長續航時間記錄。
太陽能無人機之所以受到各國重視，就在于其同時具備軍事與民用功能，而且都展現出了巨大優勢。在軍事方面，太陽能無人機飛行高度很高，可以避免地面攻擊，又同時具備衛星與飛機的對地觀測能力；在民用方面，太陽能無人機可以作為空中中繼平臺，為偏僻地區提供數據中繼與通信服務。
具體來說，在一些山區、森林、沙漠、海島等偏僻區域，或者發生了嚴重災害的地區，高懸空中的太陽能無人機既能夠及時提供通信、數據服務，又能夠執行監測任務，其中的價值是顯而易見的。
因此，面向未來，太陽能無人機可以在軍民融合等許多領域實現應用，涵蓋通信中繼、災區應急通信、災害預警、國防安全、國土監測等場景。一旦太陽能無人機正式實現商用，并加快走向落地，憑借其應用優勢，市場前景將十分廣闊。也正因如此，各國針對太陽能無人機領域的競爭還將進一步加劇，到底誰能在這場關鍵爭奪中勝出，還有待時間來告訴我們。
展開 
空中Wi-Fi初長成 太陽能無人機究竟價值幾何？
目前，也有一些企業將高空氣球或是衛星視為發展空中Wi-Fi的重要載體。無論是何種載體，何種模式，可見空中網絡服務都是一塊肉眼可見的大蛋糕。未來，太陽能無人機能否在技術上持續升級，俘獲更多企業的芳心，真正成為一個超級Wi-Fi呢？我們拭目以待。
機智號火星試飛成功，但它并不是人類地外星球上的第一次飛行
就像萊特兄弟的飛機一樣，
火星直升機的前面也有氣球
。在獨創號之前，這是一對與蘇聯金星飛船一起飛行的空中機器人VEGA1號和2號，1985年飛越金星大氣層。杰伊·加倫丁（Jay Gallentine）在2016年生動的行星探索史《無限招手》（Infinity Beckoned）中講述了這一事件，以下節選自該書。
要了解法國太空科學家雅克·布拉蒙特（Jacques Blamont），最重要的一點是，他發明的氣球可以追溯到蘇聯織女星飛船1985年抵達金星之前的近30年。
1959年，作為明尼蘇達大學的一名研究員，布拉蒙特與一群通過高空氣球研究大氣層的物理學家混在一起。”他們的所作所為給我留下了深刻的印象，“這是一個非常棒的主意，真的，和探空火箭相比非常便宜，在太空邊緣有很多飛行時間。”1966年我決定在法語節目中引入氣球，我們的總統-戴高樂將軍決定，我們必須與蘇聯合作進行太空計劃。所以我被我的老板，法國航天局局長送到莫斯科，我們兩個太空機構建立了長期的合作關系-。正如布朗蒙特繼續說的，“在那些會議上-我們基本上會詳細說明并決定這個計劃。然后每次我們決定它會在一個不同的地方。所以每兩年它都會在蘇聯，然后在法國，而且總是在不同的地方。這樣我們就可以互相了解了。”
幾個月后，布拉蒙特正在進行一個衛星項目。在一個不起眼的夜晚，最不可思議的事情發生了：他做了一個夢，夢到能在金星的大氣層中看到一個氣球。他從來沒有在金星上工作過，所以也不知道為什么。但不管怎樣，這個夢給他留下了深刻的印象，所以他寫了一個建議-包括在一些中等大小的氣球上進行的非常小的實驗。67年底，他在巴黎的一次午餐會上親手將文件交給了（蘇聯太空科學家）Mstislav Keldysh。布朗蒙特已經很了解凱爾迪什了，部分原因是后者精通法語。
展開 《流浪地球》中的逃生氣囊球和馬斯克有什么關系？
劉啟的逃生氣囊球，看似簡單的玩具，通過幾次使用已經完全展示了其技術優點：體積小，便于隨身攜帶；快速充氣展開；球體材料具有一定強度，能抵抗小的碎石沖撞；高空墜落時起緩沖作用。這種充氣展開結構技術在航天領域也有重要的應用，例如——充氣式超低彈道再入系數減速器。
3、充氣式大氣再入減速技術
這是個什么鬼？別急，我們先從去年埃隆·馬斯克吹過的一個牛說起。
2018年4月15日，伊隆?馬斯克在twitter上透露了這樣的消息：“這聽起來會很瘋狂，但…… SpaceX將嘗試用一個巨型派對氣球，把處于軌道速度的火箭上面級帶回來。”
一般人吹的牛就算了，馬斯克說的一定要重視，因為保不齊哪天他就真弄出來了，于是科學家和工程師們開始了一頓暢想。
一個氣球減速傘的概念圖。圖片來源：Kees Veenenbos
馬里蘭大學教授戴維?埃金（David Akin）對再入系統的研究已超過20年，他表示，“此前就有人提出過這樣的概念（氣球減速傘），在航天器返回時釋放一個巨型氣球，并通過線纜拖在身后。氣球能夠降低彈道系數，使航天器在更高的大氣層中減速，降低所受到的熱負荷。”所以，再入火箭需要在接近地表之前就降低速度，因為越靠近地表，大氣層就越厚，產生熱量就越高。
“這并非易事。”
展開 科普 | 翼龍通信無人機救災的？
2017年九寨溝發生地震后，中國移動緊急調運了一套無人機高空基站，連夜送達地震災區，用于恢復周邊30多平方公里受災區域的手機信號。這是國內無人機高空基站在地震救災中的首次應用，當時也引起了不小的轟動。
無人機高空基站（圖片來自網絡）
需要注意的是，在這次翼龍-2H應急救災型無人機出現之前，我們看到的幾乎所有無人機高空基站，都屬于旋翼無人機。
無人機高空基站（小棗君拍攝）
它們的特點是運輸方便，起降和操控（相對）容易，可以空中懸停。缺點也很明顯：飛行高度和移動范圍有限，且受限于電池續航能力，留空時間較短。
有些旋翼無人機的下方，會有一根線纜與地面相連，進行數據回傳或者提供電力。這種無人機，也稱為系留式無人機。
系留式無人機（圖片來自AT&T）
這次出現的翼龍-2H應急救災型無人機，之所以引起轟動，其中一個主要的原因，就是它是首次將固定翼無人機應用于應急通信保障任務。
來自軍用無人機的降維打擊
相比旋翼無人機，這種固定翼無人機飛行高度高，飛行距離遠，覆蓋范圍大，優勢明顯。
不過，因為和地面之間沒有有線連接，所以它只能通過無線回傳的方式，建立與核心網設備之間的聯系。
無人機通信保障
這種無線回傳，基本上只能通過衛星通信系統實現。所以，翼龍-2H通信應急保障任務的難點，除了飛行平臺本身之外（翼龍算是航空工業集團的成熟平臺），就是空天鏈路的建立和調測。
翼龍無人機內部的衛星通信設備（圖片來自網絡）
空天一體化，這幾年是通信領域的重點研究方向，也是6G的主要方向。埃隆馬斯克的星鏈計劃，更是大大刺激了人們對衛星通信的關注。
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