如何姿势优美的放飞一只气球

放飞一个探空气球，总共分几步？

我知道，分三步！

第一步，把气球吹起来；

第二步，把气球口扎上；

第三步，剪掉线，让气球飞起来。

你走开！

首先，此气球非彼气球，那么探空气球究竟为何物？

探空气球作为一个载体，携带探空仪升空，在上升过程中，探空仪测定不同高度和经纬度的温度、气压、空气湿度等气象数据，并将其通过无线电信号发回地面。

图/姚永强

在我国，全国个气象探空站一天两次放探空气球，收集到的数据不仅用于我国的气象预报业务，还用于国际气象数据交换。

▲绿色的部分为探空仪采集板，由于厂家不同，采集板样式也会有所不同。连接采集板的是探臂，在探臂和采集板上共有温、压、湿3个传感器。

这也意味着，每天我国至少需要使用个探空仪，每年需要至少8.76万个。

保证这些仪器的质量，就是保障气象数据的准确。那么，探空仪从出厂到升空，都要经历哪些锤炼呢？

让我们走进中国气象局上海物资管理处一探究竟。

Step1

气压测试

探空气球在上升的过程中，需要通过气压数值确定等压面。所以，第一步就要测试气压传感器的准确性。

气压的大小与温度和湿度都有关系：湿度大，气压变低；温度越低，气压越低。

▲采集板在密闭的箱体中能够得出测试数据，该数据将和标准器进行比对。

压力传感器在采集板上，它们将被放入压温联合控制箱，通过压缩机和真空泵，改变箱体的温度和压力，能够模拟5百帕至百帕范围内的压力，温度控制在-30℃至30℃之间。

▲图为压温联合控制箱中用以放置采集板的卡槽

在测试中，不同厂家的探空仪采集板会被同时插在卡槽上，放入密闭的箱体，同时得出测试数据，和模拟数据进行比对。

当模拟气压在百帕以上，误差不超过2百帕的为合格，

当气压不足百帕时，误差范围小于1百帕为合格。

Step2

温度测试

第二步要检测温度感应能力。

恒温槽用于检测温度传感器。它由箱体、制冷系统、加热系统、控制系统和槽液循环系统组成。

▲温度传感器在探臂上，它们会被塞入试管，封闭在装满酒精的箱体中。

箱体里装满了酒精，通过一种名为三级复叠式的制冷循环系统，改变酒精温度，模拟出气温变化。

温度检定范围为-95℃至95℃。从30℃降低到-95℃，只需要不到3小时的时间。当传感器误差小于0.2℃时，产品为合格。

Step3

湿度测试

这些仪器能否准确捕捉到大气湿度的变化呢？

探空仪中的湿度传感器会被送入温湿度检测箱进行检定和校准。

▲温湿度检测箱箱体容量不大。

该设备采用红外测湿控制技术，温度控制在10℃至30℃之间，湿度控制范围为10%RH至95%RH。

▲传感器会被放在箱体的金属托盘上。实际上这是一种热敏电阻的工装夹具。

采集到的数据和标准器进行比对，误差在5%RH以内为合格。

Step4

无线电信号测试

最后一道必经程序为检测无线电信号。

▲屋内墙壁采用吸波材料。这种材料为泡沫质感的凸起三角形。

探空气球升空收集数据，必须保证数据能够被地面雷达追踪和接收。仪器将被送到一个被厚厚钢板包裹住的封闭房间中，同时屋内采用吸波材料，以便隔绝其他信号干扰。

▲这些仪器用以检测数据信号能否准确发射。

Step5

整机检测

大气多变，有很多未知。

除了传感器能够顺利收集数据之外，还需要确保整个探空仪在高空中稳定运行。

▲高低温交变湿热箱可以通过编程控制各个时间段的温度变化，温度范围为-70℃至℃，湿度范围为25%至98%。

因此一款名为高低温低气压箱的装置，以及一款高低温交变湿热箱的装置，能够模拟极端天气，都可用来进行整机检测。

整机检测并非每一批次产品都做，只在新产品出厂、考核或者重大改进时才进行。

Step6

最终归宿

不同厂商的产品在同一个实验室进行检测，才能避免企业“王婆卖瓜、自卖自夸”的现象，仪器观测质量也有了安全准绳。

探空仪检验合格后，被装在专用的小盒子中，运往全国个高空探测站。每天早上7：15和晚上19：15，气象观测员将探空仪准时拴在充满氢气的气球上，进行放飞。

当然，人工放球时，会受到风雨影响，在恶劣的天气条件下，往往需要几个成年人，同心协力，才能拉稳气球，保证其顺利升空。

▲图为工作人员在大风中放探测气球，他们手中的白色盒子即为探空仪。

探空气球的终极高度一般是3万多米。以米每分钟的上升速度计算，完成行程需要70至分钟。

在飞行过程中，探空仪通过地面雷达通信，将高空中的气压、温度、湿度等气象信息传回地面，地面雷达则根据仰角、方位角及斜距，计算出高空风向、风速。

探空气球最终爆炸成碎块，悬挂其下的探空仪将落到一两百公里以外的地方。

气象预报员在预报前，必须综合分析卫星云图、雷达回波、地面观测、探空气球探测到的资料。若没有高空气象资料，预报准确率将会大大降低。