|
大树町多用途航空园区（以下简称“MAP”）位于日本北部,沿着北海道在东海岸的海岸线30公里范围的宽阔平原。它于90年代立项,计划改善拥有7000人口的大树町区域的土地利用情况。1993年进行了最初的土地复垦及收购，第二年开始第一个机库和跑道的建设。 1995年10月园区开始建设，占地总面积47公顷。 1997年，国家航空航天实验室（现为JAXA的一部分）与当地政府签署了协议，使用该设施进行航空航天有关的活动，这开始了其与大树町之间长久的合作。 2000年，在现有基础上做了一些很大的改进，新建了一条1000米长，宽60米的跑道。此外也建成了一栋用于飞行试验的大楼，用来作为飞机的测试操作与一些数据的处理操作。 MAP鸟瞰图 同时，在一个平流层飞艇平台（SPF）项目的支持下，建设了一处艇库，主要目的是为飞艇提供测试保障用。从图片可以看到其结构为七角柱形状，宽30米，83米长，高35米，在它的前面有一个140米直径的圆形区域作为装卸区，另外建有一个飞行控制塔，和一个全天候的气象观测设施。 SPF项目飞艇于2001年和2004年之间在大树町及周边地区进行了飞行测试。 在MAP区域也开展了一些其他项目，包括使用飞机和直升机的空中实验。另外，太空计划也使用该区域进行了SELENE项目的地面测试以及高空坠落测试，以及由北海道大学的开展的静态火箭发动机燃烧和火箭发射实验。
到2005年，日本的气球计划面临一些挑战。随着科学研究用的有效载荷装置越来越大，越来越重，导致他们需要更大的气球飞行。另外一方面，自1975年以来，三陆气球中心（SBC）这个主要发射基地在操作方面存在的局限性导致需要新场地建设。 SBC中心位于山区地形的中间，因此在气囊充气操作时，会遭遇突然的阵风并不罕见。这对于中小型气球的发放操作影响有限，但是对于携带新型有效载荷的大型气球的发放操作明显会带来很大的风险，而且发射场长度也存在一些限制。虽然在最近几年有可能把它扩大到160米长度，这是最终的物理极限，但这对于纵向长度超200米大型飞行器而言，还是太小了。 同样考虑到安全因素，发射携带较重有效载荷的气球存在很大问题。事实上气球一旦升空，在到达海上安全飞行区域之前，需要穿越过人口稠密地区，多条道路以及铁轨，这都是潜在的风险。但要考虑最坏的因素也比较不可控的是：这可能是由于全球气候变暖，一度预测西风急流在过去几年中表现出强烈的不稳定趋势，可能迫使计划延迟，甚至取消。 因此，在2006年，JAXA决定将他们的气球发放操作从三陆移到大树町。乍一看多用途航空园区似乎是理想的活动：它拥有广阔的开放空间，且是居住率很低的居民区，当地人们也已经习惯于航天实验。作为JAXA在大树町的主体工程-平流层平台项目，自2005年3月结束以后，所有的设施，包括用于停放飞艇巨大的机库，也均可用于气球的活动。 最近几年来，最常规的飞行计划是所谓的“飞去来器”或“环形”的任务，其中是在太平洋沿岸，当发射的气球上升达30公里时，然后瞬间在其上发送一个信号，让气球排出气体并停止上升，然后随西风漂浮运动。往东飞行达到极限点后，发送命令气球释放压仓物并重启上升，直到达到指定浮升高度，然后依靠偏东风将球体送回陆地区域时候进行回收。基于此，大树町区域位于比三陆更往北的位置，提供更加稳定的风场运动，可以实现持续时间较长的飞行。 每年都要进行的2个气球发放活动计划与平流层风场反转的时间保持一致，其中第一个从5月中旬到6月中旬，第二个是从8月中旬至9月中旬。另外，如果不需要漫长的飞行时间，夏季也会有一个比较短暂的发射气球的机会，在过去这是不可能在三陆做的，因为那里是一个雨季。
2007年7月JAXA作出决定，在三陆进行最后的一次气球发射（九月该发射场即关闭），新的气球操作大楼的正式在大树町区MAP开始建设。 该建筑是四层结构，专门用来开展气球相关操作。所有楼层通过楼梯和电梯相互连接，总计二十余间客房，包括：一个控制室，遥测指挥室，二，有效载荷装配室，会议室及多个办公室。 这里所有的飞行操作控制都集中在一个单一的环境中，这相比以前的基础有很大的改进，因为三陆那里所有的飞行系统都分散在复杂的三陆山区不同的部位，甚至遥测天线位于附近的山丘上。 在建筑物的顶部，建造了一个高大的钢塔，在顶部架设有遥测和命令的天线。塔的高度取决于天线信号不被附近的巨大机库遮挡，同时避免海面反射对与气球远程通信的影响，并且在同一时间不超过允许的最大航空安全规定的高度。塔顶上方安装有海上监视雷达及天线罩。由于气球飞越海洋，并回收有效载荷，雷达可用来密切监测载荷掉落区域，以确保不被海上航行的舰船碰撞，同时建筑物的屋顶安装了另一种遥测天线用作备份系统。 在操作大楼的一侧，设置了LASCOS（低空空间通信系统）。该系统由可移动气球跟踪、接收站，可连接飞行中的气球与操作大楼的网络，以及一个神奈川市航空航天科学研究所（ISAS）的远程站点。气球轨迹监测，遥控传输和遥测数据采集可以通过LASCOS从任何计算机终端完成。它是自1996年开发的，有足够的灵活性甚至兼容外国气球发放。 第一层，设置有两个用于有效载荷集成的大房间，可以直接通向发射台。更大总装大厅有两台10米高的作业平台，具备2吨起重能力，和1台相似起重能力作业高度达4米高的起重机。还有一个较小的大厅作为安装有多个加工设备、机床的车间。楼外有带方位刻度转盘的无磁校准环境，以便科学小组用来进行地磁罗盘的非磁性校准，该罗盘主要经常用于监测飞行过程中的有效载荷姿态。 为了监控发射操作期间气球和有效载荷状态，MAP区域周围安装了几个监控摄像头。实时视频图像可通过闭路有线电视网传输到操作大楼的每个房间。同样在MAP不同点设置的几个中继语音收发器系统，实现了操作成员组中各点处的工作人员之间语音通信互联。两个遥测天线接收飞行中气球发射的科学数据，且利用数据分发网络可传输到操作大楼的多个房间。艇库也通过光纤连接到这个科学数据网络。 操作大楼的内部与外部建有一个主要的宽带LAN网络，并分为两个逻辑子网：一个用于气球发放操作系统，而另一个用于科学载荷系统。两个子网络都通过高速链路（5 Mbps）连接到因特网并加装防火墙作为安全保护。 万一在某次任务过程中停电的情况下，操作大楼备用发电机可提供的功率高达55KVA，足以维持最低操作功能的进行。 MAP此前平流层飞艇项目已安装有一些气象设备，其他气象装置是从三陆气球基地转移而来的。 风廓线雷达 为了获得较低的大气风况信息，安装有多普勒声雷达（图右），可以提供从地面高度到约1km垂直剖面的风速和风向信息，这是从三陆转移来，并联合已经存在的可测量地面上30米到400米高度的风廓线多普勒声雷达。对于中部对流层风场信息，大树町已有一台VHF米波雷达，用来测量从300米到8公里高度的风廓线。最后，在更高高度大气风场（从地面到20公里）的数据可以从日本气象厅（JMA）在全国各地的日常测量数据中查到。此外MAP采用一个高度分辨率接近5米GPS探测器数据接收机测量局部更高的风场。同时作为一种补充手段，MAP区域不同点设有风向标风速计（其中一些是已经安装的，另外一些是从三陆转移过来的），以提供地表的风速和风向。
新地点具备充足空间，（如果与三陆有限的发射台相比）对于在三陆使用的半动态发射技术的基础上进行改进即可满足需求，但JAXA技术人员却选择了动态的发射方法，在原有方法上进行改进，实现了老一代SBC人梦寐以求的功能：为气囊充气提供防风屏障。
发射平台宽8米和长10米，总重量50000公斤，包括一个悬臂，两个电梯，和一个转盘。悬臂具有一个在4米长顶端装有负载传感器的释放机构。吊臂可以承受的有效载荷可达2000公斤，在水平和垂直之间任意角度挂载电梯可达3000公斤。悬臂可以10度每秒对两个电梯进行同步或独立地吊起约4m的高度，一个用于有效载荷设备（4米宽，3米长），另一个用于悬臂，这取决于地面风的条件和有效载荷的高度。安装在其上的转盘可以以1rpm的速度旋转。 发射阀芯平台宽5米，长6米，总重17000千克。安装有发射阀芯，一个飞跃辊，这是从三陆基地所用的阀芯汽车上取下。卷轴内置负载传感器单元，可抬起的气球测量重量达到3000千克。 两条列车般轨道长460米，从艇库里面穿过操作的圆形区域一直铺设到外面。 每个平台的运动都可以移动控制。他们能够以两种不同的速度运行：每分钟3米和每分钟30米。它们可以这两个速度独立运动，也可以较低的速度同步运行。每个平台的电动发动机由机载电池而对于发射器，电梯和转盘上的功率由铺设于地下的铁轨电线供电。该平台的电源线可被连接到任何一个每50米的内置于导轨的电插座。 除了电线，用于LAN信息网络光纤也敷设在埋入管。滑动启动器中的信息，例如所测量的升力，可以通过LAN连接由该气球操作大楼监控。有效负载的计算机也可以连接到LAN网。 新系统的主要优点是，它允许艇库内充气的气球当进行到发射过程的关键部分时，避免突遇的阵风，一旦等到合适的条件，气球就可以被拉出并发射。右图显示正在实施的过程（点击放大）。结合大厅库内气球充气能力与发射台发射的能力，这个升级的半动态发射方式可允许发射体积最高达2000000立方米的升空气球。
新的发射平台，其相关的轨道系统和操作大楼具备使用条件是在2008年初，气球操作设备从以前的三陆气球中心转移到新基地，配备建设快速完成是在2008年3月期间。
2008年5月，进行了几个测试来验证每个操作系统的基本性能。这些测试均使用锚定到地面上的可重复使用的聚氨酯气球进行。为检查遥测和遥控系统，发放小气球探路者进行了地面试验。一旦完成所有测试且系统均能预期工作，日本宇宙航空研究开发机构（JAXA）和大树町之间的合作协议的签字仪式即于5月25日召开，届时参加JAXA举办的气球活动讲座的与会人员将得以参观新设施以及别的相关活动。 6月进行第一个升空气球的发放，但因过早地激活了钢丝绳切断器分离装置，导致发射前就分离了有效载荷。然而，8月和9月间使用两个体积为100.000立方米和300.000立方米的气球，验证了整个操作流程：发射，跟踪，遥测，指挥和回收。这两项测试都是非常成功的，并计划于2009年进行了第一个科研活动，场地活动稳定可靠，现在指定成为了Taiki航天研究领域的场地（TARF）。
作为一个狭窄而人口密集的国家，在日本开展安全科学气球活动的唯一办法是在海上进行飞行有效载荷，甚至气球的切割、回收。这一直是一个挑战，因为科学仪器需要做好防护，避免海水、盐等影响，且必须立即进行回收，因为有效载荷和气球球体的处置是委托日本海洋监管机构进行的，这由于JAXA一直没有足够的资金来购买自己的回收船，需要租赁海船用于这一目的。在大树町的新基地仍然存在这一问题，但作为JAXA与当地社区开展整合工作的一部分，该机构已与当地渔民达成了合作协议，利用其渔船舰艇来开展有效载荷与球体的回收。然而，考虑到TARF位于与人口密度相对较低且有充足的平原地形，未来正在考虑地面上回收有效载荷的计划，这在日本是非常罕见的情况。这可以简化载荷研制时间和过程，不需要耐水吊舱。 2009年度该基地的主要目标是巩固业务，并表现出持续性，因为三陆中心于2007年关闭，对于未来有几个项目正在策划：飞更大的有效载荷，发射更大的气球和延长驻空时间。针对最后一点，日本航天局试图建立与中国，俄罗斯和美国同行合作，能够在TARF所处纬度进行长途飞行（5天）。该计划是发放传统零压气球，在夏季到中国和俄罗斯，冬季到美国西海岸的一个跨太平洋的任务。 关注我们，关注最轻浮的飞行器。 浮空飞行器 |
|
|
