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[其他主题] 光启“旅行者”号临近空间飞行器

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hdcscience2012 发表于 2017-10-27 13:13 | 显示全部楼层 |阅读模式
光启“旅行者”3号(海口号)试飞成功

经过一年的技术积累,深圳光启集团的临近空间载人项目再有新进展。

2017年10月25日凌晨3时57分,光启自主研制的临近空间飞行器“旅行者”3号(海口号),在新疆携带一只活体乌龟成功进入海拔21公里的临近空间,开展实验任务和进行关键技术验证,并于10月25日8点28分降落在预定区域,被成功回收。目前,乌龟生命体征正常,并已随放飞团队回到光启总部,试飞获得圆满成功。

未来还要搞载人太空旅行。
http://www.stdaily.com/index/kejixinwen/2017-10/26/content_587560.shtml
公司官网:http://www.kuang-chi.com/


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 楼主| hdcscience2012 发表于 2017-10-27 13:15 | 显示全部楼层
【实况】首次搭载活体动物飞行4小时

10月25日凌晨1点,地面温度6℃,位于新疆的光启临近空间基地里灯火通明,工作人员往来穿梭忙碌着,光启自主研制的临近空间飞行器“旅行者”3号的试飞,有条不紊地进行着飞行前的最后准备。

本次试飞的“主角”——“旅行者”3号(海口号),由两个主要部分组成,上方是一个半透明的囊体,下方是一个吊舱,二者由吊绳连接,吊绳中部安装了1个降落伞。光启临近空间创新总监周飞介绍,“旅行者”3号(海口号)的囊体采用超压PE材料结合加强筋的方式研制而成,“升空过程中,随着内外压强的变化,囊体完全鼓涨起来后,最大直径18.8米,体积可达到2150立方米,是个庞然大物。”充上氦气的囊体产生浮力,为整个飞行器提供升空、平飞、下降的主要“动力”来源。下方的吊舱安装了航电、载荷、能源、生保等设备,以及一个小型生保舱,舱内搭载了一只活体乌龟。3点57分,试飞进入紧张的倒计时。随着现场放飞指挥、“旅行者”3号(海口号)项目总工程师奉凡博士的一声“放飞”指令发出,囊体和吊舱的约束装置被瞬间释放,“旅行者”3号(海口号)缓缓升空,逐步上升到21公里的临近空间目标高度,成功开展临近空间环控生保、天地通信、空间环境数据采集等实验项目。在基地的地面控制平台,科研团队一直在实时监测飞行器传回的数据,飞行器状态监控正常。随后,“旅行者”3号(海口号)按照要求完成缆绳切割、囊体与生保舱分离、降落伞打开、平稳着陆等系列动作,于8点28分降落在新疆托克逊县预定区域。随后,科研团队成功回收生保舱,舱内乌龟生命体征正常,“旅行者”3号(海口号)完成了全部试飞任务,为后续的研发带回了宝贵的试验数据。

周飞介绍,“旅行者”3号(海口号)试飞成功,在21公里以上的临近空间进行技术验证和数据采集,完成了环控生保、天地通信、空间环境数据采集3项实验任务,验证了囊体设计加工技术、充气放飞技术、环控生保技术、天地通信技术、自主控制技术、轨迹预测技术、着陆回收技术7项关键技术,为后续研制长航时飞行平台及载人系列飞行平台提供了关键参数和技术验证。“本次实验组织严密、运行顺利,飞行器状态监控正常,各项研究任务顺利完成,圆满达到了实验目标。”

【突破】多项核心技术得以验证

近年来,不少国家和机构开始加大对临近空间的探索。针对这一空间的特性,目前在研的临近空间飞行器中,浮空飞行器是备受青睐的一类。浮空器凭借轻质气体提供的净浮力飞行、驻留,完成特定的任务,具有无需发射工具、可回收维修、费用低、驻留时间长、载荷能力强、视距远、能耗小等诸多优点。除了可探索以极低成本提供类似卫星任务的对地观测能力以外,为普通人提供近太空旅行也是利用浮空器进行临近空间探索的目标之一。

“这次试飞的成功,得来殊为不易。”周飞表示,临近空间是一个几乎空白的全新领域,缺少前人经验和数据的累积,所有科研团队都是从零开始摸索。尽管科研团队在地面做过各种试验,但真正到达临近空间会遇到的困难是难以在实验室里预估的,“浮空器是一种完全有别于飞机、火箭、飞船的飞行器,放飞条件极其严苛,既需要合适的空域范围,也需要合适的天气条件。这也增加了试飞的难度。”

而放飞窗口的“天时”包括:地面风速不超过3米每秒,临近空间的风速及风向可使飞行器按预想轨迹飞行。“相比于临近空间较为稳定的天气情况,地面的天气更加变化莫测,因此浮空器在地面充气和放飞阶段的风险是最大的。”周飞解释。

在没有自主动力的情况下,如何对风场环境进行预测预报,保障飞行器可以安全地升空、飞行、降落,是科研团队需要攻克的难点之一。据了解,此次“旅行者”3号的放飞,科研团队提前数个月就开始收集地面到临近空间的风速、风向等各项风场数据,和气象专家一起,不间断地对放飞现场的天气状况进行实时监测分析。

在确保“环境最佳”的同时,要想顺利飞行,飞行器必须攻克多个技术关键点。其中,飞行器囊体设计是关键。旅行者3号使用了光启自行研制的超压囊体,具备强度高、耐低温、防腐蚀、防辐射、耐低压、防紫外线和抗拉伸等功能,可以在临近空间抵抗气压、气候、紫外线、辐射等环境的变化。

 楼主| hdcscience2012 发表于 2017-10-27 13:18 | 显示全部楼层
2015年6月,光启在新西兰成功放飞了中国首个临近空间商用平台“旅行者”号,到达设计高度21公里,在临近空间完成了天地高速通信、海事监控、光学监控等商用载荷测试。当地时间6月6日凌晨5点19分,“旅行者”号在新西兰南岛阿什伯顿成功放飞,1小时内升空到达设计高度21公里,在临近空间完成了AIS、对地对空监测、空间环境探测、天地高速通信等商用载荷测试。这也是光启科学开展国际合作的又一起成功案例。

http://www.kuang-chi.com/index.php?ac=article&at=read&did=834

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 楼主| hdcscience2012 发表于 2017-10-27 13:25 | 显示全部楼层
“旅行者”2号试飞升空后提前返回,临近空间探索不停步

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。


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。


11月6日,从空中俯瞰“旅行者”2号试飞现场。右侧为“旅行者”2号主舱,左侧为刚刚展开尚未充气的超大囊体。新华社记者 江文耀摄


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,大大超过安全试飞阈值,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。

11月9日,开始进行充气的“旅行者”2号。新华社记者 江文耀摄


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,围绕光启对未来的设计,既深度空间、机器自觉与终极互联三大特征,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(编号为“旅行者”1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。


“旅行者”2号升空后,技术人员对技术数据进行分析。


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”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。

http://www.kuang-chi.com/index.php?ac=article&at=read&did=1132

光启临近空间飞行器“旅行者”2号



http://pic.people.com.cn/BIG5/n1/2016/1111/c1016-28852653.html



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 楼主| hdcscience2012 发表于 2017-10-27 13:27 | 显示全部楼层
未来设想。


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 楼主| hdcscience2012 发表于 2017-10-27 13:29 | 显示全部楼层
根据光启设想,用于载人商用的航空器分为两部分,分别是囊体与主舱,囊体中灌输足够含量的氦气为主舱提供动力,而主舱采用临近空间飞行器特有的气动外形,安装有航电、通信、能源、热控和生命保障系统。



http://www.yicai.com/news/5155547.html

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 楼主| hdcscience2012 发表于 2017-10-27 13:38 | 显示全部楼层

“旅行者”3号被成功回收,生保舱内的乌龟生命体征正常。光启集团供图。


http://wb.sznews.com/PC/content/201710/27/c209817.html
http://tv.cctv.com/2017/10/27/VIDEx02CS4OYyyV4EBWYzCPd171027.shtml

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 楼主| hdcscience2012 发表于 2017-10-27 13:40 | 显示全部楼层


旅行者临近空间飞行项目总指挥 周飞:我们现在做了很大的一个类似于载人返回舱的这样一个载人舱,可以容纳六个人,而在这一次我们做的这个实验,是做了一个小的(载人舱),麻雀虽小,但是五脏俱全。

  据介绍,“旅行者”3号的试飞成功,将为后续研制长航时飞行平台提供了关键参数和技术验证。科研团队将在此基础上,持续进行技术升级和验证,进一步探索人类进入临近空间进行近太空旅行的可能性,尽早实现旅行者号载人近太空旅行的长期目标。在不久的将来,旅行者载人系列的载人舱,可乘坐6位乘客,飞到20-24公里高空,对地球表面一览无余。
http://news.sina.com.cn/c/2017-10-27/doc-ifynffnz2795372.shtml

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hkhtg090201 发表于 2017-10-27 17:31 | 显示全部楼层
不鸣则己,一鸣惊人。
StdNormDist 发表于 2017-10-27 18:47 | 显示全部楼层
地球引力无法束缚住氦气,氦气一旦进入大气后最终会逃逸至太空。国际上应当达成共识,气球若使用氦气应当设法回收
DF21 发表于 2017-10-28 08:05 | 显示全部楼层
至少飞到30-40KM以上才能勉强算临近空间吧...
 楼主| hdcscience2012 发表于 2017-10-28 10:00 | 显示全部楼层
DF21 发表于 2017-10-28 08:05
至少飞到30-40KM以上才能勉强算临近空间吧...

这个目前没有很严格的定义,一般就是指海拔20千米~100千米之间的空间区域,即航空飞行器的飞行上限至航天飞行器的轨道下限之间的高度范围。
zhutou6 发表于 2017-10-29 15:48 | 显示全部楼层
这东西就是个探空气球吊舱啊,有什么好吹的?
QGP! 发表于 2017-10-30 20:00 | 显示全部楼层
zhutou6 发表于 2017-10-29 15:48
这东西就是个探空气球吊舱啊,有什么好吹的?

因为国外具体地说是美国已经吹过了
 楼主| hdcscience2012 发表于 2017-11-17 14:02 | 显示全部楼层
“近太空第一龟”“小云云”亮相高交会



不久前随光启集团(简称:光启)临近空间飞行器“旅行者”3号在近太空“畅游”4小时的活体动物—乌龟“小云云”,在16日开幕的第十九届中国国际高新技术成果交易会(简称“高交会”)上首次对公众亮相,受到观众的围观。
  高交会是中国规模最大、最具影响力的科技类展会,有“中国科技第一展”之称。光启超过110平米的展位分为未来技术应用区,包括飞行包、转子发动机、Mini云端号、系留无人机H1、空中机器人SkyX、动力滑翔伞和“旅行者”号等;以及超材料技术应用区,包括舰船超材料展件、航空超材料展件及汽车超材料展件。在日前揭晓的第十九届高交会人气产品投票活动中,光启飞行包被评为“八大特别人气产品”之一。其中,动力滑翔伞是首次在国内公开亮相。
  与往年不同的是,今年的光启展台还出现一件活体展品—一只活体黄头侧颈龟。这只乌龟名叫“小云云”,随着今年10月25日临近空间飞行器“旅行者”3号试飞成功,进入临近空间飞行4个多小时完成生保测试后安全返回,它也被媒体赋予“近太空第一龟”的称号。首次在公众面前亮相的“小云云”状态良好,表现生猛,表明中国对临近空间的探索取得重大进展。
 据了解,光启从2011年开始,已经连续参与了7届高交会,而成立7年的光启已经从一支5人的创新团队,发展成一家在军民融合领域领军的尖端技术创新集团,成为一个全球创新共同体,创新机构遍布5大洲的21个国家和地区,创新人才超过2600人。在7年的发展历程中,光启每年都会将最新、最重大的科技成果展现在高交会上。
  光启集团总裁刘若鹏说,高交会是全球高新技术和产业的风向标,也为各垂直领域、交叉领域提供了资源横向交流的平台,有力地推动了供给侧改革和军民深度融合。光启将会继续在高交会这个平台上,寻找及抓住更大的机遇,发挥更重要的作用。(完)

http://www.chinanews.com/sh/2017/11-17/8379041.shtml


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