一架旨在比任何其他有人驾驶飞机飞得更高的滑翔机，将于本月开始其在阿根廷上空的首个飞行活动。对于其飞行员和工程师来说，珀兰项目带来了打破滑翔世界高度记录的兴奋——或许有一天会接近太空真空。
但对于该项目的首席科学家伊丽莎白·奥斯汀来说，还有另一种激动：滑翔机将携带用于气候、航空航天和平流层研究的科学仪器，这些仪器无法通过其他方式使用。“这种可能性太不可思议了，”内华达州因克莱恩村的预报服务公司 WeatherExtreme 的创始人、大气物理学家奥斯汀说。
这种用加压舱建造的碳纤维滑翔机，旨在实现大约 27,000 米的持续飞行，那里的空气密度约为海平面的 2%。在 8 月中旬开始的一系列飞行中，这架飞机将仅飞行至 15,000-18,000 米——部分原因是天气条件——但这仍然可能打破之前珀兰型号创造的 15,445 米的滑翔机高度记录。
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《自然》，2016 年 8 月 9 日，doi:10.1038/536134a
滑翔机将携带仪器来测量气溶胶和温室气体的含量，包括臭氧、甲烷和水蒸气，并将收集地球大气层较低的两层：对流层和平流层之间气体和能量交换的信息。奥斯汀说，今年和明年收集到的这些数据可以改进气候模型，这些模型对这些大气相互作用的解释很差，并且在平流层高度水蒸气的含量和行为方面存在“可怕”的不确定性。
科学气球已经飞到更高的高度，但它们必须顺风而行，奥斯汀补充说，而飞行员可以驾驶和绕圈滑翔机。“我们可以花几个小时在我们想飞的地方飞行。滑翔机是一个不可思议的科学平台，因为没有其他方法可以获得这种数据。”
“这是一个非常令人兴奋的项目，”位于马里兰州格林贝尔特的 NASA 科学和探索理事会的大气动力学专家龚杰说。基于其预定的飞行路线，珀兰滑翔机可能能够提供极地平流层云的首次直接观测，极地平流层云是一种在极地平流层形成并有助于消耗臭氧的独特冰云，龚补充道。
在山脉上空滑翔
该滑翔机以那些具有彩虹色的珍珠母般外观的云命名（珀兰在冰岛语中意为“珍珠”）。它们通常是由平流层山波在高海拔地区产生的——当强风吹过高山顶部时，被驱动向上空移动。1992 年，一位退休的 NASA 试飞员艾纳·埃内沃尔德森创立了珀兰项目，目的是制造一种可以驾驭这些波浪到达平流层的滑翔机。2006 年，他和美国探险家史蒂夫·福塞特通过他们驾驶珀兰 1 号（一架经过改装的传统滑翔机）的破纪录飞行证明了这一概念。
但是福塞特在第二年死于一次轻型飞机事故，该项目因此受挫，直到 2014 年 7 月，欧洲航空航天集团空中客车成为主要赞助商并贡献了其研究专业知识。珀兰 2 号飞机去年在俄勒冈州进行了首飞，并在 3 月份在加利福尼亚州的内华达山脉上空驾驭了它的第一个山波。
它的下一次飞行将在阿根廷安第斯山脉东部和南部边缘的埃尔卡拉法特上空进行。在那里，在南极的冬季，一股快速移动的高空喷射流，称为极夜喷射流，从对流层延伸到上层大气层——帮助安第斯山脉波（和滑翔机）到达平流层。
除了大气化学，珀兰 2 号还将携带仪器来研究平流层山波中的湍流，并探索山波和极地气象之间相互作用的微观物理学，这最终会影响天气的变化。龚说，关于山波如何在平流层中破碎的信息“极其有限”，需要详细的、精细的温度、湿度和风数据，而滑翔机独特地能够测量这些数据。空中客车公司表示，珀兰 2 号将遇到的许多天气现象将为它和其他正在考虑在高海拔地区运营飞机的飞机制造商提供有用的信息。
奥斯汀说，一旦珀兰经过全面测试，她希望获得资金，将滑翔机用作长期科学平台，以检查平流层的每小时、季节性甚至十年变化如何影响天气和气候。
一个可以携带更多仪器的无人机是未来的可能性，但该项目的首席执行官埃德·沃诺克说，目前，有人驾驶的飞机更可取且更简单。他说，在如此苛刻的飞行条件下爬升波浪时，机器还不能与最优秀的人类飞行员相媲美。
珀兰的支持者希望它能在 2017 年超越 27,000 米——并且，最终，他们计划让另一个版本的滑翔机飞行到高于 30,000 米的高度，那里的空气密度几乎与火星表面相同。这可能会提供关于带翼飞机如何在红色星球上飞行的见解。
目前，工程师和科学家都只是希望看到滑翔机在安第斯山脉上空翱翔并获取数据。“飞机中的一切都是实验性的。要正确地完成这项任务非常困难，并且安全地完成它并非易事，”奥斯汀说。
本文经许可转载，并于2016 年 8 月 9 日首次发表。