正值台风活跃期，围绕即将开展的追踪探测台风的外场试验，北京理工大学复杂环境科学探测中心科研人员正紧张忙碌着。台风追踪探测作为科技前沿，未来几个月，研制的台风追踪探测仪器‘成色’就将接受检验，团队多年的努力，有望得到反馈，这对于提升台风探测能力至关重要。

采集台风数据——传感器大小如指甲盖，有许多特别的设计。探测中心的陈列间里，摆满了团队研制的创新产品。眼前的临近空间超低气压传感器，大小如指甲盖，与一块小型电路板相连。临近空间距离地面约20千米至100千米，温度、压力极低，为适应极端条件，这个传感器其实有许多特别的设计。现有的台风探测手段都有各自局限，比如，台风来临时，通过放探空气球，可以收集到一些外围信息，但难以清楚台风内核情况。气象卫星存在收集要素少、不精细等不足，且卫星在台风上方过顶时间有限，无法较长时间追踪观测。地基气象雷达一般只能在岸基探测，也同样存在要素不充足、精度不够高等缺点。精确描述和预测台风，依赖于长期持续探测和高质量数据，必须采用专用仪器，从内核区对台风进行多要素、长过程、精细化的直接探测。

走进探测中心实验室，随处可见类型多样的仪器部件。它们主要分为四大核心部件，分别承担精细探测、信息传输、飞行控制和同化模拟功能。“上天执行任务，飞艇是这些仪器的‘母舰’。”北京理工大学教授、临近空间环境特性及效应全国重点实验室副主任郑德智说，“全部展开后，飞艇最大直径可达20多米，长度则足足有100多米。”有了它，相当于在台风上空的临近空间布设了一个探测平台。飞艇下方携带着研发的仪器，通过抵近外测与直接内测相结合的方式，对台风进行抵近追踪持续探测。通过这套方法，科研人员有望反演分辨率至100米甚至50米级别的数字台风，这将极大提升人类对台风的认识，进而提高台风预报水平。

适应极端环境——研发从基本工作起步，电脑里装满了各式各样的设计草案。按照设想，科研人员先用雷达追踪台风位置，引导飞艇机动至台风中心上空。随后，飞艇投放探空仪，通过传感器采集到的温度、湿度、风速、气压等数据实时回传至飞艇，再由飞艇传输至地面进行实时分析处理。研制台风探测仪器，极端环境是“拦路虎”。比如，飞艇上升过程中，温度变化显著，远超普通工业级芯片耐受范围。为让传感器稳定工作7天以上，团队设计了加热控制系统，为传感器“保暖”。与飞艇协同作业，也是研制过程必须直面的挑战。团队在结构设计和算法上同时发力，确保了传感器适应飞艇动态姿态，稳定运行。“在临近空间环境探测台风，之前没人做过，我们许多工作都是从电路板设计、材料选型等基本工作起步。”胡纯说，“瞧，我电脑里装满了各式各样的设计草案。”

紧密协同攻关——为了敲定一些试验细节，经常讨论到凌晨。开展临空环境台风探测，有可能深刻揭示台风生成、演化、突变的科学奥秘，推动我国台风精准探测、科学认知与精确预报迈入领先行列。团队首席科学家、北京理工大学教授张军长期专注飞艇相关技术研发。早期，张军带领团队研制的飞艇主要用于应急通信、对地观测等，当发生地震、洪水等自然灾害，帮助灾区保持信号畅通。为了充分利用飞艇能力，团队尝试探索在气象领域的应用。2017年，他带领团队与中国气象局联合实施艇载探空仪释放试验，这一飞艇技术的重大突破，让开辟台风探测新路线成为可能。紧密协同攻关是团队持续创新的“奥秘”。郑德智介绍，台风探测仪器核心部件包含飞行控制器系统、艇载气象雷达、浮空气象感知节点等七大关键设备，参与单位既有北京理工大学、北京航空航天大学、中国气象科学研究院等高校院所，也有北京天恒长鹰科技股份有限公司等企业，大家围绕同一个目标，拧成一股绳，高效完成了各自任务。外场试验，需要协调各方紧密配合。高校牵头重大项目，在工程总体管理和支撑上相对较弱，北京理工大学团队既做科研又承担组织工作，上百人密切配合。“为了敲定一些试验细节，我们经常讨论到凌晨，大家的干劲让我深受感动。”胡纯说。今年1月，北京理工大学联合多家单位申报，获批了临近空间环境特性及效应全国重点实验室，这是我国在该领域唯一的全国重点实验室。“不只是服务台风预报，了解临近空间环境也很有价值。”郑德智说，临近空间是卫星、火箭等飞行器的重要活动区域，准确了解这里的环境信息，有助于优化飞行器设计，为我国航空航天事业发展提供数据支撑。“展望未来，团队要做的工作还有更多。”

（文章来源：人民日报）