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(qū)域飛行的飛行器，與衛(wèi)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(fā)展現(xiàn)狀

2.1 臨近空間

距離地面20千米到100千米的區(qū)間稱為臨近空間，該區(qū)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(qū)。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(zhàn)元素加入了未來戰(zhàn)爭，它會成為聯(lián)合作戰(zhàn)空間的重要構成要素，深遠影響現(xiàn)代戰(zhàn)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(wèi)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(wèi)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(fā)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(xiàn)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(wèi)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(fā)數據時發(fā)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(xiàn)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(fā)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(fā)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(yōu)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(xiàn)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(xiàn)。

（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(jiān)視雷達進行探測。空間目標監(jiān)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(xiàn)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(tǒng)化網絡化進行，才能達到及時準確的效果。