一架旨在比任何其他有人駕駛飛機飛得更高的滑翔機，將於本月開始其在阿根廷上空的首個飛行活動。對於其飛行員和工程師來說，珀蘭專案帶來了打破滑翔世界高度記錄的興奮——或許有一天會接近太空真空。
但對於該專案的首席科學家伊麗莎白·奧斯汀來說，還有另一種激動：滑翔機將攜帶用於氣候、航空航天和平流層研究的科學儀器，這些儀器無法透過其他方式使用。“這種可能性太不可思議了，”內華達州因克萊恩村的預報服務公司 WeatherExtreme 的創始人、大氣物理學家奧斯汀說。
這種用加壓艙建造的碳纖維滑翔機，旨在實現大約 27,000 米的持續飛行，那裡的空氣密度約為海平面的 2%。在 8 月中旬開始的一系列飛行中，這架飛機將僅飛行至 15,000-18,000 米——部分原因是天氣條件——但這仍然可能打破之前珀蘭型號創造的 15,445 米的滑翔機高度記錄。
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《自然》，2016 年 8 月 9 日，doi:10.1038/536134a
滑翔機將攜帶儀器來測量氣溶膠和溫室氣體的含量，包括臭氧、甲烷和水蒸氣，並將收集地球大氣層較低的兩層：對流層和平流層之間氣體和能量交換的資訊。奧斯汀說，今年和明年收集到的這些資料可以改進氣候模型，這些模型對這些大氣相互作用的解釋很差，並且在平流層高度水蒸氣的含量和行為方面存在“可怕”的不確定性。
科學氣球已經飛到更高的高度，但它們必須順風而行，奧斯汀補充說，而飛行員可以駕駛和繞圈滑翔機。“我們可以花幾個小時在我們想飛的地方飛行。滑翔機是一個不可思議的科學平臺，因為沒有其他方法可以獲得這種資料。”
“這是一個非常令人興奮的專案，”位於馬里蘭州格林貝爾特的 NASA 科學和探索理事會的大氣動力學專家龔傑說。基於其預定的飛行路線，珀蘭滑翔機可能能夠提供極地平流層雲的首次直接觀測，極地平流層雲是一種在極地平流層形成並有助於消耗臭氧的獨特冰雲，龔補充道。
在山脈上空滑翔
該滑翔機以那些具有彩虹色的珍珠母般外觀的雲命名（珀蘭在冰島語中意為“珍珠”）。它們通常是由平流層山波在高海拔地區產生的——當強風吹過高山頂部時，被驅動向上空移動。1992 年，一位退休的 NASA 試飛員艾納·埃內沃爾德森創立了珀蘭專案，目的是製造一種可以駕馭這些波浪到達平流層的滑翔機。2006 年，他和美國探險家史蒂夫·福塞特透過他們駕駛珀蘭 1 號（一架經過改裝的傳統滑翔機）的破紀錄飛行證明了這一概念。
但是福塞特在第二年死於一次輕型飛機事故，該專案因此受挫，直到 2014 年 7 月，歐洲航空航天集團空中客車成為主要贊助商並貢獻了其研究專業知識。珀蘭 2 號飛機去年在俄勒岡州進行了首飛，並在 3 月份在加利福尼亞州的內華達山脈上空駕馭了它的第一個山波。
它的下一次飛行將在阿根廷安第斯山脈東部和南部邊緣的埃爾卡拉法特上空進行。在那裡，在南極的冬季，一股快速移動的高空噴射流，稱為極夜噴射流，從對流層延伸到上層大氣層——幫助安第斯山脈波（和滑翔機）到達平流層。
除了大氣化學，珀蘭 2 號還將攜帶儀器來研究平流層山波中的湍流，並探索山波和極地氣象之間相互作用的微觀物理學，這最終會影響天氣的變化。龔說，關於山波如何在平流層中破碎的資訊“極其有限”，需要詳細的、精細的溫度、溼度和風資料，而滑翔機獨特地能夠測量這些資料。空中客車公司表示，珀蘭 2 號將遇到的許多天氣現象將為它和其他正在考慮在高海拔地區運營飛機的飛機制造商提供有用的資訊。
奧斯汀說，一旦珀蘭經過全面測試，她希望獲得資金，將滑翔機用作長期科學平臺，以檢查平流層的每小時、季節性甚至十年變化如何影響天氣和氣候。
一個可以攜帶更多儀器的無人機是未來的可能性，但該專案的執行長埃德·沃諾克說，目前，有人駕駛的飛機更可取且更簡單。他說，在如此苛刻的飛行條件下爬升波浪時，機器還不能與最優秀的人類飛行員相媲美。
珀蘭的支持者希望它能在 2017 年超越 27,000 米——並且，最終，他們計劃讓另一個版本的滑翔機飛行到高於 30,000 米的高度，那裡的空氣密度幾乎與火星表面相同。這可能會提供關於帶翼飛機如何在紅色星球上飛行的見解。
目前，工程師和科學家都只是希望看到滑翔機在安第斯山脈上空翱翔並獲取資料。“飛機中的一切都是實驗性的。要正確地完成這項任務非常困難，並且安全地完成它並非易事，”奧斯汀說。
本文經許可轉載，並於2016 年 8 月 9 日首次發表。