冰山「透視眼」與峰頂「金箍棒」:黑科技給珠峰「量身高」

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這樣一組圖片,5月27日,網上火熱:2020珠峰高程測量隊成功登頂並順利完成測量任務。這也正值人類首次從北坡成功登頂珠峰60周年、中國首次精確測定並公布珠峰高程45周年。

冰山「透視眼」與峰頂「金箍棒」:黑科技給珠峰「量身高」 科技 第1張

據悉,此次珠峰高程測量相幹籌備工作於2019年啟動,當時明確將在五方面實現技術創新和突破,其中包括「國產測繪儀器裝備全面擔綱本次測量任務」。

其中,作為廣州本土高新技術企業的南方測繪集團完成了珠峰高程測量主力裝備「高原冰雪探測雷達系統」和「覘標」的定制研發任務。上述設備有何創新之處?南都科創記者採訪該集團,揭秘這些黑科技幕後故事。

冰山「透視眼」,首次實現聯合國產定制

海明威曾說,海洋中的冰山只有八分之一在水上,有八分之七在水下。在世界最高極珠峰,也有厚厚的冰雪層常年覆蓋在峰頂巖石之上。要測量精準的「珠峰高程」——珠峰峰頂巖石面海拔高,就需要準確測出這層冰雪的厚度。

2019年6月,南方測繪自然資源部第一大地測量隊(國測一大隊)項目部主任柏華崗、隊員陳真、南方測繪多名技術員在北京會聚,大家討論的一個重點就是:能不能定制全國產化的高原冰雪探測雷達系統用於2020珠峰高程測量。

南都科創記者從南方測繪方面了解到,高原冰雪探測雷達系統簡稱為雪深雷達,它並不是常規測量中使用的設備。

雪深雷達主要利用天線發射和接收高頻電磁波來探測地面雪深,通過雪深雷達觀測獲得珠峰峰頂冰雪層厚度,並將其從珠峰峰頂雪面海拔高中扣除,即獲得珠峰峰頂巖石面海拔高,也就是珠峰真正的「身高」。

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柏華崗曾參與過2005年珠峰高程測量,他回憶,那時使用的雪深雷達探測儀還存在不少技術問題,尤其是多傳感器集成的問題必須在這次定制的設備中得到解決。

為此,國測一大隊先聯繫了瑞典、義大利等相幹產品的多個廠家,對方都表示,定制要求「難度之大,空前絕後」,並且數量又不多,考慮到研發難度和經濟效益,都明確拒絕。

對方不願意接受條件,柏華崗卻也不願意降低要求。多次碰壁後,柏華崗提出,「就一定要是進口廠家嗎,能否試一試讓具有實力的國內企業或單位聯合定制,實現設備的國產化?」

正是此時的想法,促成了2020珠峰高程測量雪深雷達的全國產化定制和實測。

不過,這一研發過程並不順利。

按原先預想的研發計劃,相幹階段都可在2019年內完成,但實際投入研發才發現要實現預定的技術目標並不簡單。

經過反覆測驗和修正,甚至需要對最早預設的技術參數進行調整,直到今年疫情爆發期間還在進行技術攻關。為此,整個項目組都繃緊一根弦,不能見面就遠程聯繫溝通,多地聯動解決,有問題就一遍遍測試、改進。

最終,在多部門的默契配合下,看似一團亂麻的困難被逐一拆解消化,最終技術攻關迎來峰回路轉。2020年3月,多套定制的雪深雷達就已由珠峰高程測量隊員在實際環境下進行頻繁測試,以確保正式測量過程正常順利。

柏華崗表示,對比2005年珠峰高程測量所使用的雪深雷達探測儀,本次「高原冰雪探測雷達系統」亮點頗多,包括整體重量不超過5公斤、實現全國產化、集成度高、數據解算速度更快等。最終,這枚不起眼但濃縮了眾多黑科技的冰山「透視眼」成功登頂珠峰,使2020珠峰高程測量任務得以圓滿成功。

峰頂「金箍棒」,8個月打磨剛柔並濟

相比雪深雷達的「不起眼」,在2020珠峰高程測量登頂直播的畫面中,高高矗立在珠峰峰頂的覘標非常醒目,它顏色鮮艷,頂端還有多雙看似「大眼睛」的棱鏡。

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資料顯示,覘標是一種供觀測使用的標架。當珠峰峰頂再次豎起中國覘標,與北坡布設的6個交會點正式展開同步測量及GNSS測量,就能更精確地照準峰頂的測量目標,從而測得精確的角度和距離。

市面上普通的覘標大多用木材、鋼材等簡單制成,但這種普通覘標無法經受珠峰頂高寒、低壓、大風等極端惡劣使用環境的考驗。

「用於珠峰測量的覘標不僅要結實,而且柔韌性要好,在-40℃低溫和10級大風環境下不能折斷。」南方測繪常州附件工廠負責人表示,「重量要輕,便於攜帶,隊員們在戴著厚重手套時也能便攜折疊、組裝。」這就意味著必須進行定制生產,讓登頂覘標實現「剛柔並濟」的效果。

南都科創記者從南方測繪方面獲悉,接到定制任務後,南方測繪常州附件工廠立刻行動起來。

「少用螺釘」、「棱鏡座測量夾角69度」、「測量高度2米」、「接插式」、「折疊,快裝」、「鑽冰頭定制」、「覘標桿定制」……一項項特殊的技術指標要求被繪制成覘標各部件的詳細圖紙。材料定制,結構加工,細節調整……從開始溝通到最終成品通過驗收,小小覘標的制造竟然歷經了8個月的打磨。

「這次的覘標非常輕,集成度高,全國產化定制。」南方測繪常州附件工廠廠長王翔說,「它有兩面,共四組棱鏡,可以實現南坡和北坡的同時測量。」自然資源部第一大地測量隊副隊長、2020珠峰高程測量現場副總指揮張慶濤介紹。

為此,南都科創記者從採訪中了解到,這根特殊的覘標,無論形狀,還是性能上更像是一根「金箍棒」。

張慶濤介紹,珠峰峰頂並不是一個點,而是一個平面,僅瞄準峰頂測量,目標點難以一致。覘標的使用解決了這一問題。可以說,雖然覘標不如雪深雷達的黑科技含量多,但也在2020珠峰高程測量任務中起到了至關重要的作用。

出品:南都科創工作室

采寫:南都記者 徐勁聰

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