“最近幾年，我國一直使用國產(chǎn)GPS探空系統(tǒng)進(jìn)行民用和軍事高空氣象探測，這對提高氣象觀測水平發(fā)揮了重要作用，但是由于GPS技術(shù)(美國全球定位系統(tǒng))是外方的，一旦外方切斷或干擾GPS信號，我方就不能得到準(zhǔn)確的氣象數(shù)據(jù)，使相關(guān)工作陷入被動，因而國內(nèi)一些用戶對該產(chǎn)品一直持謹(jǐn)慎態(tài)度。”負(fù)責(zé)研制了國產(chǎn)GPS探空系統(tǒng)的“航天人”彭文武略帶凝重地說。
現(xiàn)在一切都將發(fā)生根本變化，因為基于我國北斗導(dǎo)航衛(wèi)星技術(shù)的純自主探空系統(tǒng)研發(fā)成功了! 這將徹底改變我國在探空氣象觀測領(lǐng)域受制于人的被動局面。
航天科工二院23所下屬的北京長峰微電科技有限公司總工程師彭文武對記者說，該公司經(jīng)過近兩年攻關(guān)，于8月中旬研制成功完全基于我方技術(shù)的北斗(兼容GPS)探空系統(tǒng)，其綜合精度超過基于GPS技術(shù)的國產(chǎn)探空系統(tǒng)，自此純自主北斗探空系統(tǒng)可以隨心所欲地“直上青天覽風(fēng)云”，不擔(dān)心任何掣肘。
突破：從借力到“給力”
目前，各國進(jìn)行高空氣象觀測的手段主要包括衛(wèi)星、氣象飛機(jī)、地面雷達(dá)和探空系統(tǒng)等，這些手段相輔相成、相互結(jié)合，以期獲得最準(zhǔn)確的氣象數(shù)據(jù)。據(jù)彭文武介紹，這些手段當(dāng)中，只有探空系統(tǒng)中的探空儀能夠升到空中直接“觸摸”氣象情況，其獲得的數(shù)據(jù)通常被認(rèn)為是最準(zhǔn)確的，探空系統(tǒng)也因此被當(dāng)作“其他高空氣象探測系統(tǒng)的校準(zhǔn)系統(tǒng)”。
此前，我國開發(fā)的探空系統(tǒng)幾乎都是基于GPS技術(shù)的，國內(nèi)有數(shù)家此類探空系統(tǒng)生產(chǎn)商，彭文武所在的長峰公司一直是這個領(lǐng)域的領(lǐng)軍企業(yè)。
“我們此前一直‘借力’GPS系統(tǒng)，但隨著越來越多的北斗導(dǎo)航衛(wèi)星發(fā)射成功，我們下決心研發(fā)出基于北斗定位技術(shù)的探空系統(tǒng)，以完全解決高空探測系統(tǒng)的自主性和安全性問題。”他說，該項目從2011年9月開始立項，經(jīng)過不斷研發(fā)和升級，目前北斗探空系統(tǒng)的綜合精度已超過國產(chǎn)GPS探空系統(tǒng)，應(yīng)該說是相當(dāng)“給力”的。
攻關(guān)：從1℃到0.5℃
北斗探空系統(tǒng)由地面系統(tǒng)和探空儀組成。地面系統(tǒng)主要包括接收天線、電腦、接收機(jī)等設(shè)備，用于實時接收和處理探空儀探測到的氣象信息，一套的價格在35萬元左右，其中最引人矚目的是接收天線，像一個大大的白色蘑菇，煞是可愛。探空儀是一個10多厘米見方的白色盒子，每只價格在1500元左右，分為溫濕度以及信號接收、轉(zhuǎn)換和發(fā)射等四個模塊。探空系統(tǒng)可以獲得溫度、濕度、風(fēng)速、風(fēng)向、氣壓等氣象數(shù)據(jù)。由于北斗探空系統(tǒng)是兼容GPS的，因此該系統(tǒng)除了可以利用北斗衛(wèi)星的定位信息，也仍然可以利用GPS的定位信息。
彭文武說，在研發(fā)北斗探空系統(tǒng)過程中，科研人員付出了大量心血，比如，為了提高溫度探測的精度，科研人員不斷優(yōu)化溫度采集模塊的設(shè)計，改進(jìn)溫度傳感器防輻射的涂覆材料，前后進(jìn)行了50多次精密試驗，終于將溫度的高空探測精確度從GPS探空系統(tǒng)的1℃提高到北斗探空系統(tǒng)的0.5℃以內(nèi)。
據(jù)了解，北斗探空系統(tǒng)的工作過程大致是這樣的：由氫氣或氦氣球攜帶約300克重探空儀升入空中，升空過程中探空儀將采集到的氣象數(shù)據(jù)實時傳到地面，對流層頂以下的數(shù)據(jù)一般用于天氣預(yù)報，對流層頂以上的數(shù)據(jù)用于氣候研究，氣球上升到大約40公里后會發(fā)生爆炸，探空儀墜毀，整個觀測過程一般持續(xù)90分鐘左右。
前景：從中國到外國
據(jù)了解，氣象探空系統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，除了常規(guī)氣象預(yù)報，還可以用于海洋氣候研究、軍事氣象探測等。例如，目前我國不少海監(jiān)船、遠(yuǎn)洋科考船都裝有長峰生產(chǎn)的這類設(shè)備。
彭文武介紹，探空系統(tǒng)每年的國內(nèi)軍民市場總額約在3億元到5億元之間，長峰正在積極拼搶這塊市場，并瞄準(zhǔn)更為廣闊的國外市場。此前，長峰已向印度、韓國等國賣出多套GPS探空系統(tǒng)。“現(xiàn)在，我們已向包括印度氣象部門在內(nèi)的一些外國客戶，推介我們的北斗探空系統(tǒng)，對方表現(xiàn)出較濃厚興趣。”
目前，北斗和GPS探空系統(tǒng)地面設(shè)備價格相當(dāng)，但北斗探空儀每只價格比GPS探空儀略貴。彭文武說：“我們爭取在3到5年內(nèi)，做到探空儀價格與GPS的基本一致。到那時，無論是氣象觀測精度，還是自主性，北斗探空系統(tǒng)與國產(chǎn)GPS探空系統(tǒng)相比都會有優(yōu)勢，加上價格相當(dāng)，我們看好北斗探空系統(tǒng)的發(fā)展前景。”
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