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  • 飞天路上民企逐梦

        本报记者 孙奇茹

        探索浩瀚宇宙,是人类永恒的梦想。近两年来,中国人逐梦太空的步伐越走越快,除了传统的“国家队”,民营企业也身影频现。蓝箭航天、零壹空间、翎客航天、星际荣耀、星途探索、灵动飞天……仅在北京经济技术开发区(又称“北京亦庄”),新涌现的商业航天企业就有20余家,其中,民营火箭企业达9家。

        民企掀起商业航天热潮

        700多条激光焊缝,每一条都严丝合缝,机器人完成激光焊接后,这个周身闪着银光的大家伙如同工艺极其精美的金属“大喇叭”。它的名字叫喷管。作为火箭发动机推力室的重要装置,喷管是火箭推进剂燃烧产生的高温高压热能转化为动能的关键装置。从这个“大喇叭”出口喷射的燃气,速度达到每秒钟3500米。

        半个月前,蓝箭航天自主研发、国内首创激光焊接夹层喷管技术,喷管机器人全自动激光焊接的首台喷管顺利下线。这成为民营火箭企业在重大核心技术领域的成功突破。

        距离蓝箭航天不到2公里,另一家火箭企业星际荣耀也迎来新进展——2019年上半年,星际荣耀将进行首枚入轨运载火箭发射。

        从星际荣耀驱车几公里,便到了零壹空间的所在地。这家2015年首批进入商业航天领域的民营企业,也计划于2019年3月底发射其自主研发的首枚商业入轨火箭,目前该枚火箭已经完成总装。

        截至今年1月,成立2年多的星际荣耀已经累计获得各类投资逾7亿元,而比星际荣耀更早成立的蓝箭航天已累计融资超8亿元。

        民营企业前赴后继,资本纷纷涌入助力,一大批航天技术及周边产业带来的新产品和新服务,让航天离普通人越来越近。

        “过去,商用卫星发射‘一箭难求’,火箭发射一是贵、二是周期长,卫星需要搭载在一些从事重大科研项目的大火箭里,坐‘顺风车’,以后要坐‘专车’了。”蓝箭航天相关负责人说。

        蓝箭航天CEO张昌武认为,随着商业航天领域向民营企业放开,除了国家航天部门所承担的深空探测、载人航天、北斗卫星发射等重点任务外,科研院所的科研卫星、民营微小卫星星座等众多商业卫星的高频次发射将逐渐更多依靠民营航天企业,与“国家队”形成互补。

        北京创新的“火箭速度”

        申请火箭及发动机领域专利等知识产权115项,其中70%都是发明专利——这是蓝箭航天一家公司成立不到4年的创新成果。

        由于机制灵活、市场化导向等原因,轻装上阵的民营航天企业相比国家航天院所而言,在创新效率上如同快舰之于巨轮,效率高、成本低是民企能够发挥特长的优势所在。

        以蓝箭航天日前攻克的发动机喷管技术为例,该技术的突破将大幅度降低喷管制造成本,缩短制造周期。而蓝箭航天正在研发的液氧甲烷发动机,可复用、环保、高效,而且价格便宜,将非常适合未来高频、低成本的商业发射。

        对于火箭发射“国家队”与民企的关系,星际荣耀负责人用一个有趣的比喻来形容:“国家队好比是世界杯,好看,但不是天天有;民营火箭公司就好像是俱乐部联赛,更加市场化、商业化。”

        丰台东高地,是中国运载火箭研究院的所在地,也是中国航天人才的“黄埔军校”。在紧邻东高地的北京经济技术开发区,民营航天企业纷纷选址于此,也是为了“近水楼台先得月”,争夺科研人才。

        “北京是航天人才的首选。”星际荣耀项目副总裁解放说。张昌武介绍,蓝箭航天目前有260多人,其中170人都是研发人员,很多都是具备丰富经验的航天从业者。

        不只是蓝箭航天、星际荣耀,记者采访发现,在零壹空间、翎客航天等多家公司,技术研发团队骨干均为资深航天工程技术人员,其中多人参加过载人航天工程、探月工程的运载火箭、空间飞行器等重大项目的技术工作,北京密集的航天院所及其人才资源,成为孕育民营航天力量的绝佳土壤。

        北京亦庄集聚的大批智能制造和电子信息类高精尖企业,也为民营航天企业实现上下游的配套合作以及心无旁骛搞研发、攻市场创造了好条件。

        “之所以民营航天企业都愿意选择北京亦庄,是因为这里的营商环境非常好,”零重空间董事长兰利东说,“很多手续在手机上就能搞定,非常方便。”星际荣耀负责人透露,全国多地曾邀请他们在当地设立生产基地,多处考察后发现,亦庄政策及办事流程透明度高、效率高,将总部、研发、设计基地设立于此是很好的选择。

        目前,北京经济技术开发区聚集了商业航天企业20余家,涉及商业航天领域火箭动力研发,火箭和卫星总体设计、配套产品研发、产业供应链及商业运维等环节。

        产业扶持按下飞天“加速键”

        伴随着轰隆隆的巨响,一道15米长的蓝色火焰从发动机尾部喷出,成功点火,山坳里腾起蘑菇云般的尘土。20秒钟后,响声停止,观景台上爆发出热烈的掌声。

        这是在浙江湖州,蓝箭火箭发动机短喷管的推力室进行点火试车的场景,也是国内首个民营大推力液氧甲烷推力室试车。试车所用的,是蓝箭航天自建的我国首个民营试车台。此前,全国只有一家单位有液体发动机试车台,并且不轻易向民企开放,自建平台成了民企快速进行技术创新的重要出路。

        北京经济技术开发区相关负责人透露,为促进民营航天产业发展,开发区下一步将搭建火箭卫星研发平台、火箭卫星生产基地,上游与集成电路企业合作,开发航天器使用的元器件,下游与交通、市政、工业等终端应用领域合作,形成涵盖从空间段、地面段到用户段的一条完整产业链,争取未来在开发区形成百亿元规模产值的民营航天企业集群。

        除了设计、研发环节,火箭的生产制造对于生产空间需求也不小。京津冀协同发展,为北京吸引、集聚优秀民营火箭企业拓宽了“造梦”空间。

        去年8月,研制火箭“心脏”的商业航天火箭发动机公司宇航推进将公司总部、研发基地设到北京亦庄,一个月后,其在河北沧州的生产试验基地正式奠基,并将在今年5月落成。

        与之相似,为航天企业提供轻质化结构等技术产品的爱思达航天科技,去年10月在北京亦庄设立研发中心和总部,生产制造基地则设在了天津东丽。“在亦庄,我们能把创意和想法形成具有可行性的方案和图纸,在天津的生产制造基地,我们能把图纸变成现实。” 爱思达董事长王志勇说。

  • 精算花开日期的“春暖模型”

        本报记者 骆倩雯

        “早樱报春!最早的樱花品种‘杭州早樱’18日准时报到!再次检验了我们的预报模型。”3月18日一早,北京市气象服务中心气象服务首席张爱英就在微信朋友圈“报喜”。3月12日,北京市气象服务中心预报玉渊潭“杭州早樱”将于3月18日开第一朵花儿。结果,不早不晚,3月18日这一天,玉渊潭“杭州早樱”如约绽放。

        北京的花儿都哪天开?这个看似不确定的问题,实际上是可以预报出来的。正如张爱英在朋友圈里说的,“北京市气象局不仅预报天气,还可以预测开花期。”

        精准预报第一朵花开

        每年春天,北京的玉渊潭公园、北京植物园、元大都遗址公园等地都是赏樱的好去处。其中,玉渊潭公园的樱花园是最受欢迎的,园内种植了数千株樱花树,品种不同,花期也有早有晚,接替开放,争奇斗艳。每年的三四月都有一个多月的时间能看到盛开的樱花,引来市民朋友观赏拍照。

        樱花虽美,但“好景不长”。樱花的花期极短,从开花到凋谢只不过七日之期,而整棵樱花树从开花到全谢也只有两个星期左右。要是不巧遇上大风天气,更会加速凋谢。在众多的樱花品种中,“杭州早樱”是开花最早的樱花品种,北京每年的赏樱季便是以“杭州早樱”的绽放为标志。

        物以稀为贵,正是因为樱花短暂而美好,赏樱的日子就变得更加珍贵,不容错过。

        今年3月12日,北京市气象服务中心发布北京城区2019年“杭州早樱”的始花期。根据2018年至2019年冬季气温特点,北京城区总体平均气温接近常年;降水量显著偏少,整个冬季南郊观象台降水量只有2.2毫米。再加上未来10天的天气预报,“杭州早樱”预计在3月18日开第一朵花儿。

        果然,第一朵“杭州早樱”在3月18日如期开放,比近20年平均始花期提前,比去年的3月26日也明显提前。而在3月22日前后,“杭州早樱”将进入观赏期,到时有30%以上的樱花树就都开花了。

        3月18日这个日子是怎么算出来的?张爱英说,从2013年起,北京市气象服务中心开始将《气象条件对北京旅游观赏植物空间分布和观赏期影响机理研究》应用到预测花期上。连续7年,对北京地区“杭州早樱”的始花期和盛花期预测的准确率高达93.5%。

        花开日期能算出来

        张爱英说,玉渊潭樱花节在北京公园里算是一个比较盛大的节日,一直以来,气象部门都会预测花期。但在2013年之前,这样的预测都是根据经验进行简单的预报,并没有精准到哪一天。

        2011年至2013年,张爱英等4人承接北京市自然基金课题,分别应用国际通用的三种物候模型对北京地区部分观赏植物的始花期和盛花期进行了建模,最后选取了适用性最高的“春暖模型”。他们选取玉渊潭的“杭州早樱”、密云农业气象试验站的白玉兰、颐和园的山桃三种代表性植物,研究它们的始花期和盛花期等物候观测资料与气象因素之间的关系。

        在“春暖模型”中,所有的条件和因素都是定量的。就拿“杭州早樱”的预测来说,张爱英他们在玉渊潭公园选取了一棵有着十多年历史的老樱花树,将过去十多年开花的历史数据输入模型,做分析比对。

        那在什么情况下,第一朵花儿才会开呢?其实,开花并没有人们想象得那么简单。张爱英说,植物的物候期和气象条件有很大的关系,但不是说这两天温度高了,花就开了,而是有一个很长时间的积累过程。由于每种植物的机理不一样,每种花的开放阈值也不一样,阈值相当于一个临界值,当气温累积到131.7℃时,第一朵樱花才能开放。

        张爱英说,这131.7℃需要一天天的气温相加出来才能做判断。一般结合常年的数据确定起算日期,将每天平均气温(包括预报气温)减去3℃,进行累加。因为要参考未来10天左右的天气预报,如果始花期前的日平均气温预报与实况值存在一定的偏差,也会造成花期预报偏差。气温预报的特点之一是预测的时效越短(预测日越接近始花期),日平均气温预测的准确率越高,所以提前一周预测的准确率要高于提前10天预测的准确率。

        不仅是樱花,玉兰花、桃花等花期的预测,都可以采用“春暖模型”。包括气温在内的“物候”是这一切的参照基础。所谓“物候”,就是时节推移、气候变化对动植物生长产生的影响。

        影响有多大呢?物候现象是温度、降水、日照、土壤等多种环境因子影响以及植物本身生理生态特性的综合反映。其中每个环境因子的波动都可对物候期的早迟带来影响。如春季树木开花现象,一般说花芽在前一年夏末秋初就已经形成,经历了上年夏末的高温,冬季的严寒、休眠和春季的回暖,才迎来发芽开花的日子。

        在北京,每年最早开的是迎春花,大概在3月初就率先绽放,接着是樱花和玉兰花,这两种花的花期几乎是同步的,到了4月中旬,桃花就差不多要开了。“这就是物候序。”张爱英说,每年对花期的预报,他们都是参照物候序来相继进行的。

        科学预报为生活添彩

        近年来,我国多地气象部门建立了适合当地的预报模式,将花期预报精确到天,为公园管理部门举办大型节事活动以及为公众出行赏花安排合适的时间,提供了科学参考依据。

        基于花开日期的预测原理,北京市气象服务中心还开展了《香山红叶变色日气象统计预测方法研究》。

        研究选取的是香山公园红叶的主体树种黄栌。黄栌的生长发育及叶片变色与气象条件也存在密切的关系。在春夏季节,由于温度适宜,黄栌的树叶光合作用强烈,叶绿素掩盖着花青素,因此呈现出一片绿色。一到深秋,树叶受到低温霜冻的侵袭,叶绿素被破坏,叶子里的水分减少了,不能及时运输的淀粉变成了葡萄糖,糖分就逐渐转化为花青素,于是绿叶就变成了红叶。

        跟花期一样,黄栌树叶变红也是有阈值的。当最低气温低于14℃、气温日较差大于10℃、日平均气温在13℃至20℃之间这三项条件连续保持了三天,第四天就是红叶变色日。从常年情况来看,黄栌树叶大概从10月上旬开始慢慢变红,观赏期可以一直持续到11月上旬甚至中旬。制表/焦剑