平流层气球下投大气和海温海流探测技术

文章来源: 发布时间:2011-07-12

项目名称:平流层气球下投大气和海温海流探测技术

项目来源:中国科学院知识创新工程重要方向项目

项目起讫时间:2007.1-2009.12

项目负责人:陈 洪 滨

项目骨干: 王勇  孙宝来  李立群  宣越健  朱彦良   赵宇  万小伟  樊克平


一、系统构成与性能指标

       在充分利用已有技术和精心设计的基础上,通过集成和多次试验,形成了完整的平流层气球下投探空技术系统。该系统由1000m^3 平流层定高气球、气球吊篮、下投控制装置及软件、球载电源、下投探空仪(组)、球载收发子系统、地面气球发放装置、地面接收、遥控盒资料处理与显示子系统组成。系统能够实现平飘探测、下投大气温度、气压、风速与风向及湿度廓线的探测,探测精度满足气象高空探测规范要求。球载全部装置在高空正常工作,在国内首次实现了在24km高度的下投探测,实现远距离探空资料卫星中继传送,地基子系统工作可靠轻便。系统的部分技术指标达到了国际同类技术的水平。

设备的主要性能指标:

硬件设备
1.球载接收、发射机

作用距离> 200 km
抗低温、低压
功耗5W,工作时间>10天
重量500克

2.地面接收、发射机
作用距离> 200 km
抗低温、低压
功耗5W,工作时间>10天
重量1500克
 
3.探空仪发射机
作用距离> 100 km
抗低温、低压
功耗0.5W,工作时间>5小时
重量50克
 
4.卫星收/发设备
铱星9601模块
 
5. 气球释放装置研制
套管切割,容易施放,操作安全。
 
软件程序模块
1.气象探空模块
1秒采样一组数据并发射
 
2.海洋探测模块
1秒采样一组数据并发射
 
3.下投控制设定程序
定时或遥控给出下投触发信号,
使下投探空仪接通电源,
检测后给出下投触发信号
 

示意图及相关照片

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图一:气球平台施放示意图
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图二:卫星中继原理图
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图三:平流层气球下投探空技术系统结构图
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图四:内蒙草原平流层气球平漂实验照片
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图五:气球成功施放
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图六:地面遥测遥控软件界面

二、在科研工作中发挥的作用

       本技术的研制成功,如果在热带海上施放,将可能获得台风内部温度和风的第一手资料,促进台风的有关研究。获取的大气廓线和海温海流资料,对海洋—大气相互作用研究、海面潜热和感热通量估算研究、海上层状云结构研究、卫星遥感反演验证研究以及有关重大项目有重要价值。获取的海洋边界资料,将对海上大气波导规律的研究与建模有实际贡献;海上大气波导的监测与预报,对海上近水平方向的无线电通讯和雷达探测(包括超视距探测)的保障非常重要。本技术还可作为目标观测研究的一种观测手段。
       以此系统为基础,承担863科研项目2项,国防重要科技项目1项,发表科技论文4篇,申请专利2项。

主要创新性成果包括:

1.研制了双层球顶气球,气球自重22公斤,可以满足长时平飞的需要,载荷达10~20 kg。
2.研制成功了气球下投控制装置,可以控制下投10个探空仪。 此外,可以控制气球飞行:抛砂以控制气球高度;引爆切割器,使降落伞及以下部分与气球分离,降落伞带着吊篮下降到地面,以便回收。
3.成功研制了一套多通道气象探空系统,它由多频点无线电探空仪和多通道接收机组成。它可以在一个站点同时进行多个气球探空仪的测量(可多达12个),获得较小空间尺度上气象要素变化的测量资料,这类数据不仅有利于大气层结构、大气湍流特征和对流现象等研究,也有利于短期数值天气预报水平的提高。
4.完成了平流层气球下投探空技术中,收发技术以及地面收发装置两项关键技术,指标达到了国际同类技术的水平。

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