飛行一直是人類追逐的夢想,，隨著智能城市概念的提出,，對空地一體化的快速信息獲取技術(shù)的需要越來越急迫,。目前的空中設(shè)備多為衛(wèi)星,、無人機(jī),、四旋翼飛行器等,，而氣球作為一種低耗能的飛行器材，可利用氦氣提供的浮力平衡系統(tǒng)的重力,，故僅需很小的動力即可抵消空氣阻力維持其運(yùn)動,，擁有其他空中設(shè)備不可比擬的特點(diǎn)，因而成為很多研究者青睞的對象,。在2015年清華大學(xué)“挑戰(zhàn)杯”學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競賽中,，水利系蘇洋、陳科迪,、魏強(qiáng)強(qiáng)三位同學(xué)提出的“一種可控升降和落點(diǎn)范圍的多功能智能氣球”項(xiàng)目獲得了一等獎,，他們針對目前空白的小型可控飛行氣球提供了方案，并進(jìn)行了初步試驗(yàn),，令人印象深刻,。
蘇洋等三位同學(xué)的創(chuàng)作意圖是對傳統(tǒng)的氣象氣球加以改造，對其飛行進(jìn)行控制，從而延長氣球的使用壽命,，使其可回收利用,，并以此實(shí)現(xiàn)更多的功能。在技術(shù)原理上,，他們采用脈沖控制閥門控制氣球在目標(biāo)高度實(shí)現(xiàn)近似懸停,，再利用螺旋槳對氣球的升降進(jìn)行微調(diào)，使其維持在目標(biāo)高度,。此時,，與四旋翼飛行器相比，螺旋槳為保持氣球高程穩(wěn)定所需要提供的省力僅有1/1000左右,。在水平維度,，氣球的水平控制利用舵機(jī)與螺旋槳完成，其原理是利用舵機(jī)來調(diào)整螺旋槳的方向,，從而人為控制氣球的水平移動,。
目前，蘇洋他們設(shè)計(jì)的智能氣球已經(jīng)可以用來監(jiān)測PM2.5含量與二氧化碳含量隨高程的變化關(guān)系,，并已在校內(nèi)進(jìn)行了航拍測試,，氣球的水平控制功能也仍在完善之中。未來,，他們期待智能氣球還可以做更多的工作,，比如城市巡邏，采集高空氣體樣本帶回地面進(jìn)行精確分析,，攜帶碘化銀至高空濕氣團(tuán)實(shí)現(xiàn)精確人工降雨作業(yè)等,。他們希望為氣球這個原始的飛行工具增添最新的科技，帶來新的活力,。
