乘风而上的超级滑翔机

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埃纳尔与另一位飞行员吉姆·佩恩(左)在佩尔兰Ⅱ号上握手

  2018年9月2日,佩尔兰Ⅱ号滑翔机打破了世界纪录,它成功在23千米的高空滑翔。这有什么了不起的呢?因为佩尔兰Ⅱ号是一架无引擎滑翔机,它从一开始升空,到23千米的高空,全是靠风“托”起来的。
  这架滑翔机是怎么飞起来的?为何科学家们要费劲心思制作这样这样一种滑翔机?让我们继续往下看。

“气浪”托起无引擎滑翔机


  多年以来,飞机工程师们认为,无引擎滑翔机无法爬升到离地面15千米以上的高空,因为滑翔机的上升动力来自自地面而上的暖气流,这种暖气流的高度也就只在这15千米之内,这也恰好是对流层的范围,对流层上面便是平流层,而平流层没有能主动上升的气流。但美国宇航局的试飞员(检验飞机性能的研究员)埃纳尔证明了无引擎滑翔机能“飛”得更高。
  自20世纪90年代开始,埃纳尔就一直在研究山脉“气浪”,当地面的高温加热来自山坡上的冷空气时,就会形成这种气浪。如果来自山坡上的冷空气是由极地急流和极地涡旋(这是两种正常的气流)合并产生的话,那么由这股冷空气形成的气浪会产生一股特别强劲的向上气流,这股气流最高可以到达39千米的高空。不过这股气流的产生也就一年一次,每次持续几天而已。
  抛开佩尔兰复杂的外观设计不谈,其实早在2006年,埃纳尔就与一位叫做斯蒂夫的飞机发烧友共同乘坐佩尔兰Ⅰ号,成功利用了这股气流,在阿根廷的安第斯山脉上滑翔到了15.544千米的高空,他们当时就打破“15千米”这个限制。如今,他们飞得更高。

无引擎滑翔机能帮助科研


  为什么科学家们不用其他已经造好,并且可以飞到平流层的有发动机的飞机?因为这种飞机会排放废气,从而影响飞机上传感器周围的空气,使传感器无法收集纯净的平流层大气信息。
  或许有人会想,“不是还有气象气球和卫星吗?”在无引擎滑翔机被发明出来之前,科学家们就是利用气象气球和卫星来收集平流层的大气信息。不过气象气球无人驾驶,如果科学家们想要它飞到指定的位置,这只能“随缘”。而卫星又离平流层较远,无法探测和收集平流层更为细致的变化。
  而无引擎滑翔机则没有这样的局限,它没有发动机,不会对周围的空气造成影响;有驾驶员,想飞哪就飞哪;它本身就在平流层当中飞行,可以近距离地收集平流层的大气信息。正是由于无引擎滑翔机有着这些优点,科学家才用它来测量和收集平流层的压力、空气湿度和温度的信息。
  更重要的是,它还能近距离地探测臭氧层的变化,收集臭氧层的数据。地球臭氧层最主要的部分就位于平流层。
  臭氧层吸收了大部分来自太阳的紫外线,从而保护了地球上的生物免受超强紫外线的伤害,然而由于20世纪80年代以前,人们使用的冰箱几乎全部是含氟化合物的冰箱,而氟化合物是一种能够破坏臭氧层的物质,这使当时的臭氧层遭受了严重的破坏,还造成了一些臭氧空洞。直到1985年之后,西方各国才逐渐淘汰含氟冰箱。不久前,科学家们发现臭氧层恢复了一些,但科学家们还需要进行更为细致的观察,才能确认这是不是事实。

下一站,火星?


  如果人类将来要对火星进行进一步的探索或移居火星,长途的物质运输必不可少。而佩尔兰Ⅱ号能够在-70℃、且比平常空气稀薄97%的平流层中飞行,平流层大气条件跟火星相似,加上内燃发动机无法在火星贫氧的大气中点燃,以及未来无引擎滑翔机的性能会更加优秀,无引擎滑翔机或将成为火星主要的运输工具之一。
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