天空中迟早将布满各种气球

今年2月，由“世界观察”发射的气球将波尔的照相机带到了平流层。右边的图片显示了相机在23公里的高度拍摄的静止位置。

资料来源:世界观企业；球航天

在美国亚利桑那州图森的世界景观公司总部，像三明治塑料袋一样薄的聚乙烯被整齐地堆放在木箱里。它看起来像浴帘，而不是宇宙飞船。然而，一旦充入氦气，这个塑料气球将变成一个泪珠状的气球，大约有蓝鲸那么长，能够向上飞行30多公里进入平流层。在平流层，它将提供地球的全景图像或清晰的太空图像。

如果一切按计划进行，世界景观工作人员会小心翼翼地将气球放在图森以南约40公里的沙漠地区的防水帆布上，并在黎明前将其展开在冷空气中。当太阳升起时，一辆装满氦气的卡车将会装满相当于44000个派对气球。一旦装满，气球将飞行4-7天。吊篮里装有世界观的气象设备和一个由快餐连锁店肯德基支付的汉堡包。

尽管这是一个营销噱头，但此次发射意义重大:到目前为止，Worldview已经完成了50多次短程飞行，这将是其首次多日飞行。目标是展示将科学仪器带到太空边缘的新方法的前景。

装载科学仪器

世界景观公司(world landscape company)首席技术官泰伯·麦克卡勒姆(Taber MacCallum)因开发前卫项目而闻名。20世纪90年代初，他和当时的未婚妻、世界景观公司的首席执行官杰恩·波伊特(Jayne Poynter)定居在生物圈二号，这是亚利桑那州沙漠中一个封闭的大型生态系统。这激励他们建立了第一家公司——完美空间开发公司，该公司为空间探索建立了生命支持系统。2012年，两人与美国宇航局前科学主任、穿越冥王星的新视野首席科学家艾伦·斯特恩共同创建了世界景观。它的第一个项目是设计一个气球，可以将谷歌经理阿兰·尤斯塔斯带到41公里的高度，这样他就可以在2014年进行一次破纪录的*落体跳跃。

之后，他们认为公司的主要业务是把寻找刺激的富人送到太空边缘。但自那以后，其他要求开始涌入。在该公司载人吊篮的试飞期间，研究人员开始询问它是否能携带一些小型仪器。“我们都说，‘难道’美国宇航局不是在为你做这件事吗？”麦卡勒姆回忆道:“他们回答说:‘是的。但是美国宇航局需要数年时间，而且太贵了。你能携带这个仪器吗？“

麦卡勒姆的父亲是一名伽马射线天文学家，他进行了气球携带测试，所以他很快意识到这个潜在客户群的价值。2015年，世界景观向客户交付了第一个科学有效载荷，用于测试蒙大拿州立大学(MSU)研究人员用来记录日全食的视频和跟踪系统。这次飞行还携带了一台由MSU学生测试的小型抗辐射计算机和一个来自北佛罗里达大学的臭氧气体传感器。

从那以后，世界观进行了其他实验，包括伽马射线探测器和遥感系统。该公司表示，目前有数十名顾客在等待航班。“我们看到人们逐渐对几年前我们甚至认为不存在的东西感兴趣。”麦卡勒姆说。

可控气球的两个优点

到目前为止，世界观的可操纵气球(约30米宽)不能携带超过50公斤。然而，相对于美国宇航局更大的“超压气球”，它们提供了一个关键的优势美国国家航空航天局的气球将在高层大气中变成超过100米宽的独特南瓜形状，并通过抵抗昼夜温度波动来保持恒定的高度，昼夜温度波动会使气球膨胀和收缩。这意味着它们可以在空中停留几个月，但同时它们依赖于大陆上盛行的风。

Worldview和Levin Star想利用平流层分层风在不同的高度向不同的方向吹来控制气球或者把它们放在一个地方。通过利用太阳能电池板的能量将空气送入或送出隔间，气球可以增加或减少其密度，从而调整其高度。这两家公司分析了天气数据库中记录的盛行风模式，然后向几乎每个方向发射气球，甚至沿着8字形轨迹，从而像地球同步卫星一样在地球的大部分上空盘旋。

"我们正在开拓新的领域。"瑞文航空之星总经理斯科特·维克森说，公司几十年来一直在为美国宇航局和包括谷歌在内的商业客户生产气球。其中，谷歌的“隐鸟计划”正在使用可控气球测试来扩大服务不足地区的互联网接入。

静态高空气球可以携带摄像机来监控突发的洪水和森林火灾，或者扫描激光来远程感应土壤湿度和植被生长。许多研究人员还将它们视为雷达探测气球下的风和云的理想平台。地球同步卫星在地球上方36000公里处运行，距离雷达研究太远。它们仅限于被动探测来自云层和地面的微波和其他辐射。较低高度的卫星和飞机在空中快速移动，这意味着它们只能拍几张快照。同时，地面雷达无法探测到山脉或地平线以外的东西。

可控气球也提供了一种在云中进行实验的方法。哈佛大学的大气科学家约翰·戴克马(John Dykema)想在雷达技术上进行一个小实验来应对气候变化:向平流层喷洒气溶胶来反射阳光并冷却地球。戴克玛和他的合作者计划利用世界景观的气球释放水蒸气，在寒冷的高层大气中创建一个几公里长的反光冰晶区。气球将在大约6小时内测量人造云内外的情况。随后的任务将研究这些冰晶是否会影响阻挡危险紫外线的臭氧总量，并测量它们对入射阳光和逃逸辐射的影响。

兴奋和担忧是齐头并进的。

尽管只有世界观和莱文的宇宙飞船设计了可控气球，其他公司也在发布科学实验装置。自1996年以来，近地空间一直为*、学术机构和商业客户提供高空飞行服务。一家成立于2009年的西班牙初创公司“从零到无限”已经将以色列高中生的教育设备送到了31公里的高空，并最终希望将乘客送到太空边缘。

美国宇航局欢迎新的商业参与者，尽管有些保留。“我们很兴奋，但也有担忧。”美国国家航空航天局气球项目负责人黛博拉·费尔布罗说:“为了安全起见，我们制定了一些非常严格的要求，只是为了确保参与者安全地完成任务。”为了避免危及空中交通，世界景观在之前的所有气球发射中都与联邦航空管理局进行了协调。该公司表示，当气球被刺破时，会减速，因此有足够的时间释放可控降落伞的负载。然而，即使像美国宇航局这样有经验的项目也经常陷入混乱。在该机构今年4月的最新一次发射中，气球在发射后的第三天开始泄漏并掉落。

然而，肯尼斯·霍华德，国家海洋和大气管理局的气象学家，也是世界景观最热心的支持者，对制定有效的操作指南非常有信心。去年9月，在了解了世界景观之后，霍华德将4500公斤的雷暴追踪雷达运送到公司总部，以确认它是否可以被运送到空中。然而，世界景观并不能胜任这项工作。然而，霍华德预测天空迟早会布满气球。

“我可以毫无疑问地说，几年后，在一个晴朗的夏夜，你会看到许多平流层气球在头顶飞过，在蓝色星光的背景下反射月光。”霍华德说。(宗华编译)