平流层通信只是一个美丽的泡沫.pptVIP

？ 平流层通信作为一种全新的通信体制，从理论上说，它不但具有以往各种通信体制的所有优点，而且还有其新的特点及优点，这使得平流层通信在许多国家的研究都愈加升温地进行。然而，我们迄今对平流层的许多研究仍属于“纸上谈兵”，平流层通信究竟是十全十美还是只是一个美丽的泡沫？ ？ 平流层通信的实现需要在平流层建设高空信息平台，与地面控制设备、信息接口设备以及各种类型的无线用户终端构成的天地空一体化综合信息系统。平流层平台可以分为3种，分别是无人充氦飞艇、无人飞机和有人飞机。其中无人飞机体积小，不能携带很重的有效载荷，加之其采用太阳能供电，功率非常有限，尤其在夜间。有人飞机不能在空中停留不动，它只好沿一个小圆圈飞行，而且有人飞机滞空时间仅为8小时，其起飞和降落和民航飞机一样易受天气影响，不能提供十分稳定和可靠的通信。平流层飞艇体积大，能够提供较大的载荷和功率，滞空时间长，而且可以回收利用，是最具有应用前景和开发价值的平流层平台，也是目前很多国家花费重资研发的项目。 飞艇（无人） 太阳能无人飞机 有人飞机 尺寸 长150－200m 翼展35－70m 长 ? 30m 总重量 ? 30吨 ? 1吨 ? 2.5吨 能源 太阳能电池 （＋燃料电池） 太阳能电池 （＋燃料电池） 石油 留空时间 几个月甚至几年 不定（约6个月） ? 8小时 定位范围（半径） ? 1km ? 3km ? 10km 有效载荷 1000－2000kg 50－300kg ? 1000kg 任务功率 ? 10 kw ? 3 kw ? 20 kw 平流层通信造价低，通信资费低，据估算，平流层平台的放飞、回收和日常的监测可利用一般的民航导航与气象系统，不需特殊的复杂庞大的发射基地，因而造价较低，估算每一平台造价只为通信卫星的１／１０。 ？ 平流层飞艇通常很大，有100 m长，有效载荷可达800 kg以上，用太阳能和液态电池提供动力。飞艇可以是半刚性的或非刚性的，其基本结构材料是有弹性的、防氦泄漏的层压塑料。在飞艇表面上覆盖有重量轻（ 400 g/m2）的太阳能电池。 平流层飞艇一般运行在大气层中平流层底部，离地面约20千米，在此高度上，气流垂直方向运动不明显，一般为水平方向运动，但水平方向会不时出现强风，夏季低纬度地区平均风速为１０ｍ／ｓ～４０ｍ／ｓ。此高度处的压强和空气密度很低，其中大气密度约为海平面的1/14，大气压强约为海平面的1/18。此高度温度大约保持在-55 度。 由于平流层飞艇体积大，载重大，加之其外壳无法设计成刚性和流线型，故飞艇的升空不能采用动力进行。若飞艇像飞机那样采用动力进行升空，则会消耗掉巨大燃料，而用来保持飞艇稳定性、水平运动及实现其中继功能的燃料则会相对减少，致使飞艇滞空时间大大减少，显然达不到平流层通信要求。故平流层飞艇采用静浮力升空，即飞艇内设有气囊，考虑到平流层平台处的大气压强和密度情况，气囊内冲入惰性气体氦气是最好的选择。 飞艇结构示意图 飞艇的回收同样不利用动力进行，而是通过控制释放气囊内氦气进行降落，降落过程中，飞艇所受阻力不断增加，当飞艇回收到地面时，气囊内的氦气基本释放完毕。飞艇检查维护后，需重新冲入氦气和加载燃料电池才能升空利用。 × × √ 由于太阳能的转换效率有限，加之其容易受环境和昼夜变化的影响，故仅采用太阳能方式无法提供充足的能量，尤其是在高纬度地区，需要通过燃料电池加以补充，当燃料电池消耗殆尽时，则飞艇回收。 13.16亿元人民币 …… 近年频频见报的、日本已研制了多年的“平流层飞艇”，情况也与美国相似。日本无动力、无任务能力的平流层实验艇，据报也曾飘升到16400米的高度，然后因囊体炸裂泄出氦气而坠落，在日立附近海面伞降回收残骸。据报日本艇仅单艇的直接造价，就用了6亿日元（约4200万人民币），其它开支就很难估算了。 …… 题述美国目标运动高度为20000米的“平流层飞艇”，为什么要一次性使用10年？是否也因无法正常返回，需要放掉大量昂贵氦气才能伞降残骸回收？是否留空10年才能够摊销其成本、相对降低使用费？ 其余诸多悬而未决的问题暂不讨论，题述美国飞艇巨大艇囊时刻都在泄漏的昂贵氦气如何补充？10年当中如何维护保养飞艇以及艇上的航电和任务设备？维修人员如何上到20000米高度以及是否都要跳伞回来？仅诸如此类的简单问题，就已经令此项“平流层飞艇”工程的可行性疑点重重。 * *