產品召回: 日本高空科學氣球海上搜索與回收

2017-06-27 | 來源: spins博客 | 轉到微信 | 有0人參與評論 | 字體: 放大縮小 | 收藏 | 打印

　　Y. Shoji, H. Fuke, K. Hamada, I. Iijima, C. Ikeda, N. Izutsu, Y. Kakehashi, Y. Matsuzaka,

　　T. Sato, M. Tamura and T. Yoshida

　　Institute for Space and Astronautical Science

　　Japan Aerospace Exploration Agency

　　Sagamihara, Kanagawa, 252-5210, Japan

　　1yshoji@mech.eng.osaka-u.ac.jp

　　2fuke.hideyuki@jaxa.jp

　　摘要：

　　半個多世紀以來，平流層氣球在全世界廣泛地應用於各種科研任務。然而，隨著合適的降落地點的減少，氣球飛行試驗面臨著安全問題。與降落於地面不同，降落並在海面回收是解決這個問題的一個激進的方法。科學氣球的海上搜索和回收並不多見，但是，日本卻獨自發展這種方法長達40多年。本文根據實際試驗案例，描述氣球和吊艙的海上搜救和回收方法。

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　　一、簡介

　　半個多世紀以來，平流層氣球在全世界廣泛地應用於各種科研任務，並對空間科學的進步作出了貢獻。關於高空氣球，一個吸引人的特點是其搜索與回收。當完成任務後，平流層氣球的科學載荷艙通過降落傘從平流層降落到地面後被回收。通過回收，科學家可以很容易地獲取大量觀測數據，而不需要通過無線傳輸。有些設備回收後，還可以應用於其他的飛行試驗，這樣可以降低飛行試驗的成本。

　　許多氣球在地球表面實施降落和回收。然而，隨著航空業的發展，地球表面適合氣球降落和回收的區域正在減少。氣球技術的一個優點是，能夠以較低的成本搭載大質量的載荷。有的載荷質量可以達到一噸以上。此外，有些氣球的囊體可重達幾百千克，然而氣球不能夠自己驅動達到安全的降落點。因此，野外和人口密度較低的地方，才是適合氣球降落回收的安全區域。另外，隨著人口增長以及城郊的擴張，適合氣球降落回收的區域面積和數量在逐漸減少。圖1是世界人口密度圖，該圖來自“聯合國2015年3月版世界人口密度分布圖”，由哥倫比亞大學國際地球科學信息網絡中心發布。圖中光亮區域是比較適合氣球降落和回收的區域。然而，由於地形陡峭、密林覆蓋、遠離城區等原因，這些區域比較難以接近。

　　圖1. 2015年世界人口密度（哥倫比亞大學，國際地球科學信息網絡中心，2016）

　　近期，為了確保安全和可持續性，開始了海上降落和回收氣球方法的研究。雖然海上搜索和回收不普遍，但是日本已經研究了很多年。在1950年代至1960年代，日本發放的氣球大多數降落在地面，然而，在1960年代後期，日本就已經計劃讓一個載荷更大的氣球降落在海面(Minagawa, 1966)。在1970年代，隨著載荷質量的增大，海上回收的需求迅速增加。在1974年，許多氣球和載荷被引導到海面降落和回收，以避開發放場地附近日益繁忙的航線(Nishimura, 1974)。日本在氣球海上降落和回收技術方面投入了大量的研究，在1970年代末，海面已經成為了日本高空科學氣球降落與回收的主要區域(Nishimura, 1979)，時至今日，相關技術有了進一步發展。結果是，日本的氣球科研工作者在氣球海上搜索和回收方面，積累了40多年獨特的經驗和理解。

　　本文基於日本平流層氣球海上搜索與回收的經驗和知識，闡述其具體的方法。文章第二部分講述海上回收與地面回收的區別，文章第三部分通過一個案例分析介紹海上搜索與回收的操作方法，第四部分是對這個案例的總結。

　　二、海上回收與地面回收的不同點