【揭秘】国庆庆典中70个大红灯笼矗立空中纹丝不动，如何做到的？
10月1日的天安门广场，东西侧路上空各35个红彤彤的大型充气灯笼，飘立在空中一动不动，仿佛悬浮于空中一般，这是如何做到的？
原来这些灯笼实际上是巨大的灯笼外观的气球。内部球体由中国科学院空天信息研究院浮空器系统研究发展中心研制。
灯笼气球正在浮空器中心球库内测试
灯笼气球研制由来已久
从庆祝新中国成立50周年庆典开始，广场上空悬浮的大红灯笼气球都是由航天科技508所牵头抓总，灯笼内部的气球由浮空器系统研究发展中心来生产制造。
浮空器系统研究发展中心是中国浮空器领域的开拓者和领航者，致力于开展浮空器技术研究与应用几十年，在浮空器系统总体、气球/飞艇结构、高性能囊体复合材料、飞行控制、动力推进、能源、测控、柔性结构加工、系统集成测试、浮空器发放与回收、大气环境、载荷应用等专业积累了深厚的技术基础和丰富的实战经验。此次充气式宫灯任务，实际上是一个小型系留气球系统。该中心在系留气球研发领域的丰富经验足以保证本次任务的万无一失。
从广场布局来看，都是平面的。那么如何让平面立体起来，烘托喜庆氛围？就有了挂灯笼这个创意。灯笼的外形设计按照天安门城楼上的灯笼设计研制。
大型充气灯笼由内囊和外囊组成，外囊有骨架支撑起灯笼的外形，内囊充氦气，保证灯笼漂浮在空中；灯笼下面拴着系留绳，正中间的叫主系留绳，四周的叫副系留绳；系留绳的下面“拽”着镇铁。
升空的时候，先往灯笼里充氦气，充满、扎口、释放；降落的时候，摇主系留绳下面的绞盘收绳，灯笼落下来了，放气、折叠，这样还可以反复使用。
设计充气灯笼，难在哪儿？
一是气密性。充气灯笼是利用氦气比空气轻的特点，往内囊里充氦气升空。而氦气由于分子量很小，很容易渗漏，所以做氦气灯笼对气密性要求非常高。
充气灯笼气动压心的计算当然是关键中的关键。不然，升起来的灯笼不稳定，会在空中“跳舞”。
以前在太阳暴晒的情况下，灯笼会不会爆、里面气压多大，全凭手拍。这次在灯笼里内置了无线测量设备，内部气压多大，随时可测量。此外，灯笼上还加装了IMU无线传感姿态测量设备，灯笼升空后，是“纹丝不动”还是“看着一动不动”，在不同的风速下，摆动的幅度多大，都有精确的数据。有了这些数据，便于研制过程中随时调整设计参数。
充气灯笼增添喜庆气氛
10年、20年过去了，大型充气灯笼的方方面面都在进步。
庆祝新中国成立60周年时，灯笼内囊还只有一个出气口，充气还行，放气时太慢。今年，在内囊上设计了两个口，小口充气，大口放气，这样收灯笼的速度提高了。内囊的三层材料也在加工时就贴合在一起，不用再在底部留排气孔了，气密性更好。
严格管理模式确保万无一失
今年的充气灯笼5米宽，4.2米高，上云台0.4米，下云台0.5米，流苏0.6米。如此庞然大物和复杂制作工序，必须升起来才能检验释放各环节是否存在问题。为此，今年进行了近20次外场演练，最长一次持续7天，每天凌晨3:30开始，傍晚收工。
演练一直持续到9月初。完全按照严格的航天管理模式，最终都是为了确保灯笼的精益求精和任务的万无一失。
充气宫灯团队进场准备升球
经过测试，一二级风时，灯笼能保持肉眼看去“纹丝不动”。实际上在空中会有10厘米到20厘米的摆幅。三四级风时，看起来一动不动，实际上会有0.5米到1米的摆动。六级风以下，灯笼都可以正常使用。
由于充气宫灯数量较多，充气发放操作以北京体育大学的大学生志愿者为主。浮空器系统研究发展中心派出了17人的技术保障团队，在国庆大典现场指导发放。
活动现场
“从庆祝新中国成立50周年到70周年，我们国家的浮空器技术在进步，材料和制作工艺也在进步。现在，我们对灯笼的抗风、抗压能力认识更深刻了，相信一定能呈现更好的效果。”研制团队负责人如是说。
延伸阅读