臨近空間飛行器探測方法探討

（63787部隊，石河子 832000）

1 引言

臨近空間飛行器指的是在臨近空間區域飛行的飛行器，與衛星相比，這類飛行器提供的信息更加精確，成本更低，與普通的航空器相比，可以憑借其飛行高度更高躲避敵人攻擊。臨近空間飛行器能夠迅速飛抵敵人上空，向我方提供準確可靠的情報信息。因此，及時準確對其進行探測意義重大。

2 臨近空間飛行器發展現狀

2.1 臨近空間

距離地面20千米到100千米的區間稱為臨近空間，該區間位于普通航空器飛行最高高度之上，普通航天器運行的最低高度之下，是航空空間和航天空間的過渡區。臨近空間按高度包含平流層、中間大氣層以及一部分的電離層，主要特點是大氣非常稀薄，氣象活動較少。[1]

作為空天結合部的臨近空間正成為各軍事大國關注的焦點，它不但在幾何空域上把空和天無縫拼接起來，更關鍵的是臨近空間飛行器把新的作戰元素加入了未來戰爭，它會成為聯合作戰空間的重要構成要素，深遠影響現代戰爭的機理模式。

2.2 臨近空間飛行器

在航空層航行的飛行器主要是各種飛機以及氣球等浮空器，在外太空運行的飛行器主要包含各種衛星、空間站等。[1]而臨近空間飛行器和航空飛行器、航天飛行器相比，與地面距離適中，可以有較寬的覆蓋范圍、較高對地分辨率以及成像精度，并且沒有天基衛星設備高度過高、信號較弱導致分辨率以及靈敏度低的缺點，因此近年來成為各國競相發展的前沿陣地。臨近空間飛行器主要包含臨近空間飛艇、浮空氣球和高空長航時無人機等多種類型。[2]

（1）臨近空間飛艇。利用航空飛行器的設計方法，具有很大的氣囊，氣囊里充滿氦氣之類的輕質氣體，通過空氣浮力來抵消飛行器自身重力，通過螺旋槳的旋轉進行機動。臨近空間飛艇能夠實現定位懸停和地速度航行，具有一定的機動性。

（2）浮空氣球。主要由充滿輕質氣體的氣囊組成，不設計動力裝置，主要通過浮力克服重力從而進入臨近空間。其主要的有點是結構簡單容易制造，成本低廉；而缺點是不能夠進行機動，也不能進行定點懸停。

（3）高空長航時無人機。主要設計思想與航空飛行器一致，其主要的動力一般來自于太陽能、氫能等進行供電，結構輕盈，主要通過空氣動力學原理飛入臨近空間，最大特點是能夠快速機動。

3 空天目標探測方法

空天目標主要分為以人造地球衛星為代表的空間目標和以飛機為代表的空中目標。對于空中目標，主要采用對空情報雷達進行探測；對于空間目標的探測，主要有無線電偵測、雷達探測、光學觀測等三種方法。[3]

（1）無線電偵測。利用無線電偵測空天目標，主要原理是部分空天目標在測控或下發數據時發射一定頻段的無線電信號，通過無線電設備對此信號進行捕捉，記錄方位、俯仰、信號特征等信息并進行分析，從而實現探測的目的。無線電遙測屬于被動探測手段，在被探測目標沒有無線電信號下發時不能達到探測目的。

（2）雷達探測。雷達探測是一種主動的探測手段，是利用電磁波對目標進行探測的一種方法，其主要原理是首先向目標發射一定的電磁波，然后接受到回波，通過對回波信息進行分析，得到探測目標的距離、方位、運行速度等信息。優點是夜間也可以探測目標，且不受不良天氣狀況的影響，能夠全天候、全天時進行工作，而且具有一定的穿透能力。根據探測目標不同，不同雷達采用不同波段進行探測。

（3）光學觀測。光學觀測主要是利用可見光和紅外傳感器，對空天目標的光學特性進行跟蹤觀測，從而確定其方位、速度等信息。因為日照條件等的限制，地面光學觀測手段效率較低，城市輝光等引起的背景噪聲增加一定程度上限制了其探測能力。

4 臨近空間飛行器探測方法

臨近空間飛艇和浮空氣球都屬于浮空器，具有很多相似性，不同的是飛艇具有一定的機動能力，而浮空氣球主要隨平流層大氣運動而運動。臨近空間飛艇和浮空氣球都是高空慢速飛行器。高空長航時無人機由于空氣動力學原因，大部分活動在臨近空間低層，機動速度較快。臨近空間飛行器均沒有固定的運行軌道，不能通過軌道力學預測其位置，只能采用搜索探測。可以通過下面幾種方法對于臨近空間飛行器進行探測。

（1）采用光電探測技術探測臨近空間飛艇和浮空氣球。首先是利用紅外搜索技術對目標進行自動搜索，采用智能影像處理技術進行目標識別，然后通過控制高精度云臺實現對目標的自主跟蹤，對目標的實時定位主要通過激光測距儀進行實現。

（2）雷達探測。對空情報雷達一般分為遠程、中程、近程三種，其中探測距離最遠的為遠程雷達，其探測高度可達到32千米左右，能對包括長航時無人機在內的部分臨近空間飛行器進行探測。對于高度超過30千米的臨近空間飛行器，對空雷達的探測效果較差，可采用空間目標監視雷達進行探測。空間目標監視雷達一般為相控陣雷達，探測高度能達到數百至數千千米，能夠滿足臨近空間飛行器的探測要求。

（3）對于部分下傳電磁信號的臨近空間飛行器，可把無線電偵測作為輔助手段。尤其對于浮空氣球等目標，一般是不可回收飛行器，如果在飛行器下傳遙感數據等時機，通過對特定頻率電磁波進行偵收，可以實現目標探測、特征分析及數據解譯的目的。

5 結束語

臨近空間飛行器具有不同于航空器和航天器的特殊性，在進行探測時應當綜合利用多種手段，系統化網絡化進行，才能達到及時準確的效果。