气象研究、探索宇宙，应急救援、货物运输，气球和飞艇的应用场景远远大于公众想象

文 | 邓雨洁

编辑 | 李皙寅

廉颇老矣，尚能饭否？

作为人类最早使用的浮空器，气球和飞艇，时至今日仍有不小的作用。虽然公众很少在日常生活中直接看到它们的身影，但在气象探测、宇宙研究、军事领域，乃至货物运输等方面，都有不少应用场景。

2月3日，美国平流层气球公司世景宣布，公司拟从气球旅游转向遥感技术服务商，与卫星和航空平台竞争，提供高分辨图像。其表述，经过公司验证，目标区域空间的分辨率达到5厘米-7厘米，远高于卫星的30厘米。

在世景公司看来，气球的商业前途远大。仅在遥感领域，到2027年，从能源到国家安全等领域，全球市场价值将达到230亿美元。

此外，2022年5月中旬，中国自主研发的浮空艇“极目一号”在珠穆朗玛峰旁放飞，高度达到9032米，超越巍峨的珠峰，打破了浮空艇大气科学观测海拔高度世界纪录。

何为气球、何为飞艇，差别是啥，用在哪？如上诸多基础信息，仍不为大众所知，本文将在如上多方面展开介绍。

​探空气球为气象“把脉”

在高空气象观测中，虽然有火箭探空、地基遥感、卫星掩星等高科技测量方式，但据中国气象局介绍，传统的气球探空仍被业内看作高空气象最主要的直接探测方式，这是因为通过气球，传感器可以最直接为气象环境“把脉”，气球探空也被形象地称为高空气象探测的“医者”。

探空气球是气象气球的一种，除此之外，系留气球和高空气球都可以用来做气象探测。

探空气球携带的是无线电探空仪，达到一定高度会自行爆裂，无需回收。探空气球通常能上升到3万米左右的高空，已经超出民航飞机国际航线的最高高度15km。

探空气球从地面放飞后，所携带的测量仪器会将不同高度周围的温度、湿度、气压等数据通过信号传给雷达，雷达通过探空气球的运动轨迹算出风向风速等信息，传送到研究人员的电脑上。据了解，气球可以实现每秒传回一组数据，这些数据通常对天气预报、气候预测、科学研究起着重要作用。

目前，我国有120多个地方探空站。其中，东部站点间隔约200千米，中部站点间隔约300千米，西部站点间隔约500千米，基本上达到世界气象组织WMO对探空平均站间距的距离要求。

▲ 全国探空站分布/中国气象局

这样一个探空气球最高能飞多高？中国化工株洲橡胶研究设计院有限公司（下称株洲橡胶院）研发的探空气球给出的答案是4.8万千米，这也是目前全球探空气球可以到达的最高值。

除了“测得高”，“株洲橡胶院”还拓展到“测得广”。平飘双模气象气球，又称平飘气球是株洲橡胶院首创的新型高空气象探测载体，其最大的特点是一次释放，即可实现“上升—平飘—下降”三段连续观测。

2017年7月27日，由株洲橡胶院主导制定的《气象气球规范》国际标准正式发布。这是我国乳胶行业主导制定的第一项国际标准，填补了我国乳胶行业没有主导制定国际标准的空白。

​“白白胖胖”的飞艇

对于飞艇，《红色警告》中的标志性兵种——基洛夫飞艇，想必是不少年轻人的回忆，也是首次接触并熟知这类浮空器。

飞艇通常由气囊、吊舱、推进装置和尾翼组成。在气囊中注入浮升气体（通常使用氦气，氢气在操作上不够安全，不在大型浮空器上使用）就可以使飞艇浮起升空。

在说飞艇的分类前，先对大气层进行简单介绍。大气层的结构类似洋葱，从内到外分为五层：对流层、平流层、中间层、暖层和散逸层。

对流层最低，平均厚度为12千米。这里水汽充足，有雨雪等天气现象，还有水平和垂直方向的不规律气流。我们平时乘坐的民航飞机会在对流层顶部且低于平流层的高度飞行，也就是平时我们看到的“云层之上”。

平流层位于对流层之上，距地表约10千米-50千米处。平流层基本无水汽，晴朗无云，也被称为同温层。这里没有垂直气流，只有水平气流，因此从原理上浮空器只需保持浮重平衡，就可长时间飞行。

▲ 制图/邓雨洁

根据不同的飞行高度，飞艇可以分为平流层飞艇和对流层飞艇。

对流层飞艇，也叫中低空飞艇，目前多用于载人观光。如由航空工业特飞所自主研制的AS700“祥云”民用载人飞艇，正是根据国内外低空旅游市场需求设计研发的产品。其中的02架适航取证艇在去年12月完成首飞，其最多可承载9人，最多能飞700千米。

平流层飞艇的飞行高度一般在18千米以上的平流层，自身带有电力推动和螺旋桨，可以通过遥控或自身控制其飞行方向，也可以达到在目标区域上空盘旋的效果。

成为一颗“卫星”，是平流层飞艇的目标之一。业内人士向出行一客（ID：carcaijing）介绍，平流层飞艇在提供卫星式服务上被寄予厚望。这是因为现有的地球同步轨道卫星距离地表太远，需要35800千米才能保持和地球自转周期相同。

平流层飞艇是科学家们的一个解决方案，成本更低、距离地表更近，能够长期稳定地在一定高度长期驻留，实现地球静止轨道卫星的效果。

正在回归的浮空器产业

浮空器作为早期的主要飞行工具，在飞机技术出现并盛行之后便逐渐沉寂，直到2015年左右，浮空器技术才逐渐受到重视并重新发展起来。

飞艇和气球虽然都属于浮空器，但据业内人士告诉出行一客（ID：carcaijing），飞艇和气球最大的区别在于飞艇有动力机构，而气球无动力。

无动力的气球常见用途就是探空，天气预报、大气研究都习惯用气球来监测气象。在大风、台风、暴雪等极端天气和极地地区放飞气象气球，更是有助于收集精准的数据，甚放飞气球的时间也需要分秒不差。

一些研究机构还会将高空气球用于对宇宙的研究之中。如NASA计划在2023年12月从南极洲放飞一个平流层气球到40千米的高空处，对肉眼看不见的波长的光进行观测。

2022年12月，重庆首个搭载5G基站的系留气球试飞成功，该系留气球联动天空和地面平台，实现通信保障、环境监测、应急救援和高清云瞰四项应急保障功能。相对于传统无人机基站，浮空器驻空时间更长、能耗更低、载重更大且不产生噪音。除了重庆，云南等地也有类似基站。

▲ 5G系留气球基站/中国移动官方

除了气象、天文的相关研究，气球在军事上也将发挥其作用。

在商业方面也出现过一些相关的高空气球旅游公司，如美国平流层气球公司世景（World View），不过，据2月7日的最新消息显示，该公司也将调整重心，从旅游转向遥感，声称要填补市场的空白。稍早前公司宣布了上市计划，仅在遥感市场，预计到2027年从能源到国家安全等领域的全球市场价值将达230亿美元。

有动力支持的飞艇能够更好地控制飞行，也因此有更多潜力的应用场景。

首先是应急保障。当地震、海啸、水灾、雪灾等自然灾害发生，地面交通和通信阻断时，载重飞艇能越过地面障碍，直接为受灾地区提供物资、搜寻并转移伤病员等救援。相较于直升机，飞艇能够长时间悬空作业。

商业方面，除了旅游观光，据NASA公布的行业调研显示，飞艇在货物运输上有着较大的市场潜力。现有的铁路、公路、航空等运输方式都需要大量的地面基础设施，但飞艇是一个几乎无需地面建设的重型货物空运。

此外，广告宣传也是重要市场之一，在世界杯、奥运会、欧洲杯等大型赛事上都可以看到飞艇的踪影。

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责编 | 王静仪

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