飞艇：老古董获新生

    中国科学院日前宣布，他们参与研制的平流层飞艇飞行试验圆满成功，标志着我国在飞艇系统设计和验证方面取得重大突破。在很多人的印象中，飞艇是飞机出现以前的产物，可实际上，各国对飞艇的改进和研发从未停止。这个“老古董”为什么这样让人魂牵梦萦？

    曾经盛极而衰

    热气球发明后，苦于其受风力影响的飞行家们开始琢磨如何控制热气球的飞行。1784年，法国人布朗夏尔将一个手动螺旋桨安装到了气球上，这是有记载的最早的搭载推进装置的热气球飞行方式。1785年，他驾驶了配有可扇动翅膀和鸟状尾巴的热气球飞越了英吉利海峡。这是第一种拥有推进器和舵的热气球，被看作是飞艇的雏形。

    1852年9月24日，法国人亨利·吉法尔驾驶一艘长44米、直径12米形似雪茄烟的飞艇飞行了27千米，宣告了可操纵飞艇的诞生。该飞艇充氢气的软式气囊下面有一个三角形的风帆，用来操纵飞行方向，功率仅有3马力的蒸汽机带动一个三叶螺旋桨，驱动飞艇前进。

    汽油机发明以后，飞艇拥有了重量更轻的动力系统，艇体和操纵装置也得到改进，飞艇成为具有实用价值的飞行器。早期飞艇全部为软体结构，抗风性差，直到硬式飞艇出现以后，飞艇实用性才大大提高。1900年，德国的齐伯林伯爵制造出世界上第一艘硬式飞艇LZ-l号，该艇长129米，直径11.6米。艇身框架由一根纵向龙骨、24根木桥条、大量的纵向和径向的张线组成。框架外面蒙有防水布，分前后2个舱室，各装有16马力的发动机，通过长驱动轴驱动机身两侧的螺旋桨。艇内有16个气囊，容积为22500立方米，载重量为8700千克，总升力达13吨，最高可飞至2500米。

    飞艇是最早投入战争使用的航空器。1912年，意大利军队首次将飞艇用于军事目的，侦察的黎波里西部地区。第一次世界大战期间，英国和法国都建立了小型软式飞艇队，执行反潜侦察巡逻任务。德国建立了齐伯林飞艇队，用于海上巡逻、远程轰炸和空运，曾多次用飞艇对伦敦进行轰炸。

    实战表明，飞艇作为武器看似可怕，但并不精准。航空器的后起之秀——飞机的性能不断提高，取代了飞艇在军事上的应用。但是飞艇的商业飞行仍蓬勃发展。1929年德国制成的大型商业飞艇“齐伯林伯爵”号，载客16人完成环球飞行。1936年制成的客运飞艇“兴登堡”号，长245米，最大直径约40米，总重206吨，曾在美国和德国之间往返飞行10次，总共运送旅客1000多人。英国和美国也先后参照齐伯林飞艇制造了各自的大型飞艇R－100号和“阿克隆”号。

    但当时飞艇多充氢气，容易着火爆炸，安全性差，这些硬式飞艇相继失事。最著名的飞艇事故是1937年发生的“兴登堡”号火灾，造成36人丧生。这一事件被大量摄影机和照相机记录下来，被媒体放大，使公众彻底丧失了对飞艇的信任。再加上飞艇逆风和顺风飞行时间差异太大，不易安排定期航班，飞机取代飞艇成为航空运输的主力也就在所难免了。

    而今东山再起

    20世纪70年代以来，随着高分子化纤材料的出现，自动控制技术的完善，氦气取代氢气作为浮升气体，飞艇的发展又获得了新的活力。不少国家开始在新的基础上研制现代飞艇。英国研制出用于北海油田巡逻的软式飞艇，美国提出了用直升机和飞艇艇体组合的混合式飞艇方案，用于吊运大型装备的作业。军方使用飞艇作为侦察工具。在民间，飞艇也大量用于观光、广告和影视拍摄。

    与其他航空器相比，飞艇具有单位里程成本低，能耗少，乘坐舒适等优点。飞艇尾气排放及噪音污染较少，利于环保。加拿大研制的一种太阳能动力飞艇在2011年的试飞中尽显上述优点。该飞艇顶部的太阳能电池板为电动机和各项艇载设备提供能源，可在任何场地降落起飞，堪称“无需道路，无需燃料，无需基础设施”的飞行器。这种飞艇有三种尺寸，可按需生产。小型版本可用作空中救护车或侦察平台，中型版本可携带990千克重的货物每日飞行1000千米，大型版本可将33吨货物运送到任意远的地方。

    今天，飞艇焕发出了新的生命力，比如太阳能飞艇取代卫星和近太空飞艇。

    2003年，NASA试飞了“百夫长”太阳能遥控飞艇。“百夫长”的外形很像一个巨型机翼，全长60多米，上面覆盖着太阳能电池板，用电力驱动沿机翼顺序排列的14个螺旋桨。它可携带272千克有效荷载，与普通卫星的有效荷载相同。如果有效载荷为转发器，高空飞行的它可以担负通信中继站的功能。发射一颗通讯卫星的费用至少要1亿美元，一艘太阳能飞艇只需500万—1000万美元。一位操作员能同时遥控好几艘飞艇，设备也可方便地返回地面进行维修或升级。

    美国JP航空宇航公司提出了建造独木舟式高空轨道飞艇“轨道攀登者”的方案。该飞艇长达1.8千米，可以在距地面30千米—42千米的高空悬停。使用离子推进系统，巨型飞艇能在3—9天的时间内上升到近地轨道，成为一种可往返于地面和太空的交通工具。这将是一种不用火箭而把人和货物运送至太空的新型安全运输方式。一旦飞艇出现问题也不会立即坠毁，只需停电转入飘浮状态就可消除危险。

    星空探测大有所为

    人类目前往往用着陆器和漫游车探测行星表面,但它们的范围有限。探测飞艇或许会改变这一局面——它可以承载较大的探测设备，而且理论上可以在太阳系有大气的八个星体上飞翔：地球、金星、火星、木星、土星、天王星、海王星和土卫六泰坦。

    “德国火星协会”研究人员计划推出名为“阿基米德”火星探测飞艇，它将比人造卫星离火星表面更为接近。根据设计，在向火星地表长达一小时的降落过程中，火星飞艇将使用一批传感器来感知温度、风向和湿度等数据。该项目的科学家伯纳德·霍斯勒说：“探测器在距火星表面几英里处不能告知你大气密度，也不能给你一个从一英里高处拍摄的火星表面图像。但气球探测器则能实现上述两点。”

    美国NASA兰利研究中心的科学家认为，未来探索土卫六泰坦的最佳工具将是飞艇——土卫六的高密度大气（地球大气的4.4倍）、低重力（地球的1/7）和低温（-181℃）使其成为使用探测飞艇的天堂。高密度大气提供更大的浮力，低重力使得飞艇可以装载更多仪器。在低温环境下，艇囊材料的强度会增强。设想开发的飞艇应该是一种具有人工智能的氦气飞艇，长18米，直径3.5米，能够携载26千克载荷，飞行高度1千米-5千米，一次至少能飞90天。科学家认为土卫六在许多方面与地球有共同之处，飞艇会帮助我们揭示土卫六上的谜团。