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万米高空观云测天，筑牢气象防灾减灾第一道防线

中国航天报

2020-10-22

前不久，中国气象局向中国航天科工集团有限公司发来感谢信，感谢集团公司在我国首次高空大型无人机台风综合观测试验中作出的贡献，指出本次试验是中国气象局和中国航天科工深化战略合作、共同服务保障国家战略实施的一项重大成果，填补多项空白，具有里程碑式的意义。

试验中，二院23所航天新气象公司研制的机载下投式探空系统助力我国圆满完成对森拉克台风外围云系的综合气象观测任务。该试验的成功对进一步提高台风路径和强度预报准确率、筑牢气象防灾减灾第一道防线具有重要意义。

服务国家战略填补国内空白

8月2日，一架高空无人机从海南博鳌机场起飞，将机载下投式探空系统带入指定高度，在1万米高空完成30枚下投式北斗探空仪的投放。

2个多小时内，该设备状态良好，数据上传稳定。伴随着一组组台风外围云系的温度、湿度、气压、风向、风速等海洋上空和海面观测数据实时传送回地面指挥系统，我国首次高空大型无人机海洋、台风综合观测试验在中国气象局的指导和指挥下取得圆满成功，填补了我国基于高空大型无人机海洋综合观测的空白。

23所航天新气象公司探空系统总设计师彭文武介绍，机载下投式探空系统包括下投式探空仪、接收与控制系统、探空数据处理软件3部分。与球载探空系统相比，机载下投探空系统指向性好、机动性强、应用范围广，能在气象应急、灾害监测、生态监测、人工影响天气等诸多领域发挥作用。

已经有了卫星和雷达，为何还要用高空无人机下投探空系统观测台风？相关研究结果表明，同化了下投式探空仪数据的大气模式，12~60小时预报的热带气旋路径和台风强度的准确度可以提升16%~30%。

在西北太平洋地区，日本气象厅和中国香港天文台都先后在不同的台风过程中进行过投放试验，同化了下投式探空仪数据的台风模拟结果准确度均得到显著提高。

“台风造成的经济损失，数以亿计。台风是怎样形成、如何发展的？只有从机理上搞清楚这些问题，才能建立科学体系，对台风进行有效的预警、监测、精细化预报与灾害评估，为政府决策提供依据。”彭文武说。

他介绍，本次试验通过网格化管理对台风外围特定的云系作切片式研究。试验中获得的探空仪数据会与卫星、机载测云雷达、海岛释放的球载探空仪等其他设备获得的数据进行相互验证，使后续数据的处理、分析更加科学可信。

为做好各项试验准备工作，航天新气象公司探空团队作出了不懈努力。

高起点不畏挑战勇创新攻克难关

6月的海南岛小镇，火伞高张。胡剑桥背起行囊，风风火火赶到试验场所在地。他的包里装着8台探空载荷，“这是随身能携带的最大数量”。

胡剑桥是航天新气象公司北京分公司探空团队的工程师。6月14日，他与从无锡赶来的同事浦翔会师海南，通过核酸检测后，迅速投入到为期近2个月的试验准备工作中。

“这次试验的特点是起点高，国内首次在高空、高速的条件下进行下投探空试验，载荷的工作状态与地面试验、中低空低速飞行测试时完全不同。”胡剑桥说。以速度为例，此次飞行平台的飞行速度从中低空时的180千米/时左右增加到460千米/时，为保证航空安全，探空仪投放的速度也增加了，这导致弹射瞬间承受的冲击增加了一倍左右。

如何从设计上保证探空仪的可靠性？如何保证探空仪在未经历过的高盐雾高温高湿度环境中探测的准确性？如何保证挂着探空仪的降落伞开伞成功率？一连串问题扑面而来。

团队没有退缩，而是在现场多次试验，攻克了极端环境下产品无线激活、电池干扰等难题，圆满完成了试验任务。为保证降落伞在正确的时间开伞，他们创新了开伞方式，让控制软件“学会”自主判断、延时开伞。

在万米高空，设备无线激活、无线控制也是极大挑战。面对用户提出的“连接成功率达80%”的要求，探空团队在半个月内完成了设备无线激活工作模式调整，设备连接成功率从最初的50%～60%提高至90%，得到了用户方的高度肯定。

“这是国内首次试验，意义重大，我们不仅要将已发现的问题现场解决以保障试验顺利进行，还需要找出有待优化的地方，为后续二代产品的提升提供依据。”胡剑桥说。

为充分验证技术，团队需要在飞行窗口内尽可能投放更多的探空仪、获取更多数据，这也给前方试验队员带来了挑战。

正常情况下，探空仪生产、装配有专人负责，但受疫情影响，停工之前生产的探空仪数量远远不能满足试验需求，部分探空仪是在海南进行组装与测试的，“每天白天随整个试验团队做试验，晚上回酒店进行探空仪装调。”

8月2日，试验取得圆满成功，胡剑桥却病了。镇上没有医院，只有一个卫生所，卫生所一看体温，让他去市里就诊，连续打了几天的点滴才缓过来。“就是有些疲劳，同事浦翔在试验后期也有身体不适，经治疗确认身体无碍后，坚持留下完成了全部的试验。”胡剑桥回忆。

近2个月的试验中，每次飞机起飞后、仪器投放前，都是他最紧张的时刻，“因为总期盼每一次探空仪的投放都完全成功、完美，只要能圆满完成任务，我们不怕吃苦、不怕挑战”。

图/ 中国气象局网站 23所

文/ 中国航天报记者宋皓薇

编辑/ 宋皓薇姜琼琼

审核/ 李淑姮

监制/ 索阿娣

【声明】内容源于网络

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《中国航天报》创刊于1986年，是中国唯一一家权威介绍航天高科技产业的报纸，由中国航天科技集团有限公司和中国航天科工集团有限公司主办。

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