周 军
临近空间是美军对海拔20千米到100千米空间范围的一个通用性称谓。其下是传统航空器的主要活动空间,而它的上面就是平常说的“太空”,是航天器的运行空间。直到今天,这仍是一片尚未被科学家完全认知的空间,也一直被视为传统航空器的“禁区”。
临近空间飞行器可以执行飞机、卫星所能执行的几乎所有民用或军事任务,同时又弥补了二者的不足。既可以提供气象预报,又可以进行情报监视、侦察;既能搭载有效载荷,直接进行运输或作战任务,也可以像GPS卫星一样为导弹、飞机导航。
临近空间安全且广阔的工作环境是其他空域难以比拟的。临近空间雷暴闪电较少,也没有云、雨和大气湍流现象,在这里运行的飞行器自由且安全。这一有利因素使得临近空间有着无法比拟的军事战略价值,也一直吸引着各国科研机构的目光。
目前绝大多数的作战飞机、侦察飞机和地空导弹都没有办法达到这一高度,对可望而不可即的临近空间飞行器,也只能“干瞪眼”。而临近空间以上,目前的外太空武器也还没有进入实战阶段,面对临近空间的威胁,太空中的卫星或许看得到,却也动不得。如此一来,临近空间便成了目前和今后较长一段时间内相对独立的“真空”层。这意味着面对临近空间飞行器,防空系统变成了一种摆设。性价比高也是临近空间飞行器的又一优势。
与作战飞机、侦察飞机相比,临近空间飞行器留空时间长,可以达一年之久。同时隐身性能更好,几乎可以实现没有雷达回波和红外特征信号,其可见光特征在天空背景中基本被淹没。
与卫星等航天器相比,临近空间飞行器不需要复杂昂贵的地面发射设备,研制成本、发射成本和使用成本低得多。而它的灵活度和灵敏度则高得多,既可以随风飘浮,也可以瞬间加速追踪、打击或者悬停,而且对地观测分辨率通常要高于卫星。
实际上,目前为止多数国家还不能够有效利用临近空间,因为对大多数传统飞行器来说,空气过于稀薄,飞不了那么高,而对卫星等航天器来说,临近空间又太低了,空气阻力太大,无法进行轨道飞行。
目前能长时间在临近空间工作的飞行器主要为飞艇或高空气球。如美国雷神公司成功研发了“塘鹅”巨型飞艇,该飞艇长约70米,自重约16吨,载重量约为66吨,能携带大型雷达在30千米的高空长时间工作。
2015年10月,我国临近空间飞艇“圆梦号”的较长时间留空飞行试验,实现可控飞行与完好回收,且开展了临近空间宽带数据传输、语音图像传输、对地观测与空中态势感知等初步应用试验。“圆梦号”长75米,体积达1.8万立方米,标志着我国在临近空间飞艇研制领域迈入世界先进行列。
今年10月25日,我国自主研发的“旅行者”3号(海口号)临近空间飞行器在新疆携带一只活体乌龟成功进入海拔21公里的临近空间,并降落在预定区域,被成功回收。“旅行者”3号的此次试飞成功,是全球首次浮空器成功携带活体动物进入临近空间停留,进行生保测试,验证了载人近太空旅行多项关键技术的有效性。
对无人机来说,这样的高度极限也在不断被突破。目前,美国国家航空航天局凭借“太阳神”无人机保持着依靠太阳能飞至近约29.6千米高度的纪录。而中国在高空无人机领域也取得突破,前不久测试的“彩虹”太阳能无人机,飞行高度超过20千米,任务区域广阔,具备“准卫星”特征。在临近空间释放的小型无人机可以执行高空侦察、监视、攻击、科研等任务 。(中国科学院)