近日，第二次青藏高原综合科学考察研究（第二次青藏科考）在西藏鲁朗地区成功开展“极目一号”浮空艇大气观测试验。该浮空艇搭载3大类共16型、总重量约200公斤的科学载荷，成功升空至海拔5500米高度，通过多载荷协同观测，实现了浮空艇从单点采样到立体监测的技术跨越。

本次试验精准获取了大气组分、污染物分布、云三维微物理参数等关键科学数据，载荷种类多、测试数据丰富，将为青藏高原研究提供核心数据支撑，助力深度解析高原气候环境变化规律，为“亚洲水塔”及全球气候变化敏感区的动态监测与可持续发展奠定基础，为揭示高原生态系统奥秘提供全新视角。

在第二次青藏科考“亚洲水塔动态变化与影响”任务的支持下，中国科学院青藏高原研究所牵头，联合中国科学院安徽光学精密机械研究所、长春光学精密机械与物理研究所自主研发了观测载荷；中国科学院空天信息创新研究院牵头，联合中国科学院长春应用化学研究所自主研发了“极目一号”浮空艇。在十四五期间，经过持续迭代升级、实现了新突破。作为我国高原浮空观测领域的关键装备，“极目一号”浮空艇核心优势集中在大载重能力、超长续航时长、强抗干扰性能及对复杂环境的高适应性上，可在恶劣工况下稳定执行观测任务。此次试验聚焦高原复杂环境，浮空艇成功克服多重严苛限制，不仅要应对高原局地突发的强对流天气，规避气流紊乱对艇体稳定性的冲击，还需耐受高空零度以下的低温环境。从今年8月份开始到9月19日，试验累计完成了30次升空飞行验证，覆盖不同高度层与气象条件，为后续技术优化提供了大量实测依据。

近十年深耕高原以创新筑牢浮空观测根基

青藏高原作为“亚洲水塔”和全球气候变化的敏感区，其环境动态监测对区域可持续发展具有重要意义。据了解，空天院浮空艇团队早在2017年便挺进可可西里腹地，开启与青藏高原的“云端之约”。

面对零下30℃的极寒、每秒25米的强风以及海拔4700米的低气压环境，初代浮空艇装备出现了充气速度慢、艇体泄露率较大、设备低温性能下降等问题。针对这些在高原出现的状况，团队以应用为导向，长期攻坚克难，持续对浮空艇艇体、控制、能源、结构等系统的关键技术进行迭代优化，构建了自主可控的技术体系。

如在电磁与温压适配方面，团队针对高原复杂电磁环境，优化供配电系统设计，通过增加电气间隙提升击穿电压，解决高海拔空气稀薄导致的绝缘性能下降问题；同时加装大气压、温度实时监测模块及舱内主动温控装置，确保设备能在高空低温低压环境下稳定运行。

又如，历时3年实现充气效率与安全双升级。在浮空艇部署初期，需要将大量的高压氦气从储气罐快速充入艇体内，这一过程会对艇体材料产生冲击、影响浮空艇安全，高分贝噪音还会对操作人员带来听力损伤。经反复试验，团队研发了“硬式充气口”专利技术，采用特殊结构设计与缓冲材料，既降低高压氦气充气时的噪音、避免操作人员听力损伤，又缓解艇体材料振动，实现充气口附近“无人值守”。同时，搭配“快速充气减压装置”对高压气体进行减压、增速，将氦气充气速度提高两倍以上，充气时间缩短一半，极大缩短充气时间，多次试验验证效果显著。

据不完全统计，近5年来，团队围绕浮空艇申请专利60余件，既为浮空艇在升空高度突破、载荷集成效率、数据获取精度等方面实现持续迭代创新提供了核心知识产权支撑，也为空天领域相关技术的创新突破奠定了坚实基础。

空中多面手全规格产品矩阵赋能多领域

浮空器是一种利用内部充填密度低于空气的气体（通常为氦气）而产生浮力的航空器，其出现时间早于飞机，是一种古老的航天器。作为浮空器的重要类别，浮空艇（又名系留气球）凭借其驻空时间长、覆盖范围广、部署灵活、载重能力强以及操控成本低等显著优势，在很多应用场景中具备其他航空器不可比拟的竞争力。因此，它成为构建“空天地”一体化观测体系的核心平台。“极目一号”浮空艇成为体现我国浮空观测领域自主创新水平的标杆产品。

历时数十年深耕，空天院浮空艇产品已实现了从早期单一型号试验的突破，逐步构建起覆盖“小型—中型—大型—超大型”的全规格产品矩阵，形成了极具竞争力的系列化产品谱系。

空天院研究员蔡榕表示：“浮空器也是临近空间开发的核心平台，其技术突破将直接推动相关产业链升级。空天院在该领域已构建完整自主知识产权体系，多项关键指标达国际领先水平。”他提到，目前空天院形成的全规格浮空艇产品谱系，已在科学观测、应急通信、草原生态、海洋中继通信、对地观测及安全防控等场景成功应用，深度赋能生态、应急、通信、科研等关键领域，成为服务国计民生的重要技术支撑。

如生态环境监测领域，在呼伦贝尔草原生态保护中，浮空艇团队创新融合高分辨率光谱成像与人工智能识别技术，实现对草场长势、退化区域、牲畜数量和分布的精准监测，为草原生态与畜牧业可持续发展提供科学支撑。自2021年至今，团队连续五年在呼伦贝尔开展放牧观测，精准评估不同物候期牧草生物量、产草量及牲畜需草量。相比卫星平台，浮空艇能在放牧季长期驻空，环保无噪音地积累高时效、高分辨率数据，全面监测草地承载力和牲畜行为。基于这些观测数据，科学精准制定可持续放牧策略，实现生态保护与牧民收益的双赢。

在重点区域安全防控领域，浮空艇团队使用小型浮空艇，集成5G通信基站、三光测距跟踪光电吊舱，参与了烟台长岛电力通信专项应急演练活动。演练活动模拟长岛县域出岛光缆中断的极端场景，浮空艇团队在演练活动中进行实战化应用，全程保障抢修作业人员通信、现场画面实时回传等关键环节，全面检验了该浮空艇系统在通信突发事件下的监测预警、信息报送、应急指挥、资源调配、多技术协同抢通和处置能力，解决了传统通信手段带宽不足、覆盖范围有限、驻空时长短的技术难题，有效保障了电力生产控制核心业务的快速恢复，为电网安全运行提供了坚实的通信支撑，展现了浮空艇系统在电力领域应急救援中的应用效能。

在海洋监测与通信领域，浮空艇团队已成功研制国内首套船基浮空艇装备，并在我国管辖海域完成多轮演示验证。该装备搭载的专用通信基站，可实现长期演进信号（LTE）超数千平方公里范围覆盖、船舶自动识别系统信号（AIS）超200公里以上距离接收及求救信号（SOS）超100公里距离接收，成功破解远海区域通信覆盖不足的核心难题，为我国智慧海洋建设提供了关键技术支撑。

在应急救援及安防领域，浮空艇团队先后参与“应急使命2025”五大连池赛区浮空应急通信装备科目和加格达奇赛区森林防火态势辅助决策科目比测，完成了全域随机点火-灭火作业和火情实时监测任务。比测中，浮空艇携带光电吊舱载荷升空后，对地面2.3cm2的随机火点进行探查，指引地面人员快速灭火，一线验证了实时小火点发现功能。

在科学考察支撑领域，浮空艇自2017年起便深度参与第二次青藏科考，已在青藏高原的鲁朗、纳木措、珠峰、双湖、可可西里、塔什库尔干等核心区域先后开展系统性科学观测。在2022年第二次青藏科考中，“极目一号”浮空艇升空至海拔9050米，超过最高峰珠穆朗玛峰，突破了同类型浮空艇升空观测高度的世界记录。通过搭载气象、环境、地质等多种科学观测载荷实施升空探测，浮空艇累计获取了海量高质量观测数据，为国家重大科研项目的立项论证、过程研究与成果转化提供了关键数据支撑，有效助力青藏科考领域的科研突破。

从青藏高原的科学观测到远海的通信保障，从草原生态的精细监测到森林火灾的应急防控，浮空器技术正以“多面手”姿态融入国计民生关键场景。随着鲁朗试验的新突破，这一自主创新技术将持续向更稳架构、更高性能、更广应用迈进，为我国科技创新与经济社会高质量发展注入强劲动能。

跨部门跨机构聚力协同创新

此次浮空艇试验的成功，既是关键技术突破的硬核硕果，更是空天院打破部门与机构壁垒、凝聚跨领域力量、实现研发-试验-应用全链条协同创新的鲜活例证。

在内部协同方面，由空天院十部、三十六室科研人员组成的浮空艇团队牵头负责平台总体设计与外场试验执行，二室、九室、九部等多部门紧密配合，深度参与载荷集成、数据处理及科学应用等核心环节，最终实现了从平台研制、载荷适配到科学应用的全流程闭环衔接，让建制化科研成为技术落地的关键支撑。来自二室的云遥感研究团队，从影响云降水机理的科学问题出发，在试验前期即深度参与总体架构设计，提前完成了关键载荷设备的调试与预运行测试；抵达鲁朗后，迅速协同完成吊舱安装、系统联调等，为观测系统的稳定运行提供了坚实保障；在科学飞行任务中，创新设计多套观测方案，特别是在云顶和云底实施的“心电图式”飞行模式，显著提升了云与气溶胶耦合过程的探测精度；试验期间，与浮空艇团队密切配合，实时监控设备状态、优化飞行计划，确保了数据获取的高质量与连续性。此次试验通过系统性的设计和执行，成功获取了云粒子谱、云相态、云内三维电场等关键科学数据，为后续深入解析高原云降水物理过程、提升区域气候模式模拟能力提供了坚实的数据支撑。

在院外合作方面，团队同样突破跨机构技术衔接、数据共享等合作瓶颈、合作价值显著。例如，此前艇体材料因进口渠道等原因直接制约研发进程，成为项目推进的核心阻碍。为突破这一技术瓶颈，浮空艇团队依托中国科学院跨单位协作优势，与中国科学院长春应用化学研究所（长春应化所）组建专项课题组，聚焦材料的高低温适应性、抗老化性、耐揉搓性与高气密性等关键指标开展专项研制。经过持续研发与反复验证，团队成功突破技术壁垒，最终研制出具备轻质、低密度、低渗透、高强度、抗辐射五大核心优势的复合型材料。该材料完全契合浮空艇的使用环境，为浮空艇构筑起“双重防护”：一方面能有效抵御青藏高原雨雪风沙等严酷自然环境侵蚀，保障设备在极端条件下稳定运行；另一方面大幅降低内部气体泄漏率，不仅显著延长浮空艇使用寿命，更提升其复用次数，为野外科考任务的高效开展筑牢基础。

这种“院内协同攻坚+院外联合破题”的创新模式，让空天院在提升研发效率、保障系统可靠性的同时，也打造了一套整合资源、贯通科研链条的成熟路径，为行业内同类项目实施提供了优秀的协作范本。

回溯近70年发展历程，空天院始终锚定国家战略需求，以改革者、破壁者、协同者的姿态，持续打破部门壁垒、深化跨领域协作、汇聚创新力量，先后产出一批具有国际影响力的科研成果与系统集成解决方案，持续为国家科技发展赋能。本次浮空艇试验的成功，不仅是其核心创新能力的又一次集中展现，更印证了空天院在空天信息领域的领先地位，为后续攻克更多高难度科研课题、服务国家重大战略任务奠定坚实基础。