臨近空間飛行器—改變未來戰場規則的新型武器

劉暢 許相璽

“臨近空間”是指距離地面20～100千米的空域，其下面的空域我們通常稱為“天空”，是民航客機等航空器的主要活動空間;其上面的空域就是我們通常說的“太空”，是衛星等航天器的運行空間。臨近空間擁有大氣平流層、中間層和小部分的增溫層，跨越非電離層和電離層，大部分的氣體成分是均質大氣，是具有非常重要價值的空域。臨近空間中沒有雨、云和大氣湍流現象，閃電、雷暴也比較少，溫度變化不大，在此空間運行的飛行器會更平穩和安全，還可以借助太陽能、大氣浮力和風力等自然資源，在執行長時間偵察任務時可降低能耗。

臨近空間飛行器分類

無論是軍事應用還是科學探索，臨近空間飛行器都是重要的載體和平臺，因此它成為各國競相研究關注的熱點。臨近空間飛行器將是探索開發利用臨近空間的主角，按照飛行速度馬赫數1為界，大于馬赫數1的為高速飛行器，小于馬赫數1的為低速飛行器。在高速飛行器中，當前研究熱點為再入式滑翔飛行器和高超聲速巡航飛行器。低速飛行器中，按照其飛行特點可分為超長航時無人機、平流層飛艇和高空氣球等。

臨近空間飛行器分類及其特點

臨近空間飛行器發展現狀

高空氣球? 美國國家航空航天局（NASA）、法國空間研究中心（CNES）、日本宇宙航空研究開發機構（JAXA）、歐洲航天局（ESA）等知名航空航天研究機構都大量使用高空科學氣球平臺在臨近空間進行科學探測活動，依靠國家基礎科研經費的持續穩定支持，每年的飛行活動在20次以上，取得了大量的成果。美國谷歌公司平流層氣球無線網絡服務項目嘗試通過高空氦氣球網絡給邊遠地區30多億人帶來聯網服務。美國世景公司致力于用平流層氦氣球吊載的載人艙提供近太空邊緣的觀光旅游服務，目標是每名乘客付費7.5萬美元可以在空中漂流5～6小時。

平流層飛艇 ?近年來主要項目有美國軍用多用途高空飛艇（High Altitude Airship，HAA）、探測器與結構一體化（ISIS）飛艇、高空哨兵（HiSentinel）飛艇、Elefante集團的平流層5G通信項目、法意泰雷茲·阿萊尼亞宇航公司StratoBus、日本JAXA平流層飛艇以及韓國和中國的項目。高空飛艇縮比驗證艇HALE-D在2011年7月進行了首次試飛，在飛抵約9.75千米高度后出現爬升速率變慢等異常現象，鑒于繼續滯空將飄出空域許可范圍，在放飛2小時40分鐘后通過遙控指令釋放氦氣迫降在賓夕法尼亞州的叢林地帶。探測器與結構一體化飛艇設計為巨大口徑的雷達與艇體結構結合，能夠在20千米高空駐留，持續執行預警偵察任務。該項目因為結構超重問題，首次飛行遲遲未能進行，已經遠遠落后于計劃進度（原計劃2013年試飛）。高空哨兵飛艇2010年11月放飛，因動力出現故障，未能實現最終目標。此外，其他平流層飛艇項目也都因為技術或其他原因而未能形成大規模應用。

超長航時無人機

高空氣球

平流層飛艇

超長航時無人機? 美國太陽神（Helios）號無人機由美國國家航空航天局與航空環境公司聯合研制，翼展達71米。2001年，太陽神創下了無燃料飛行器飛行海拔高度的紀錄，飛行高度為29524米。該機2003年6月26日在夏威夷考艾島上的美國海軍太平洋導彈靶場發射，試驗燃料電池系統時遭遇湍流而解體，墜入太平洋。歐洲空客公司的西風（Zephyr）是一種太陽能平流層無人機，利用太陽能獲得能源驅動飛行，填補與衛星、無人機和有人駕駛飛機互補的能力差距，以提供持久的本地衛星服務。目前，最新型號的西風-S無人機的翼展25米，可以實現至少30天的續航飛行，總質量62千克，其中大約一半為電池質量，有效載荷為5千克。尺寸更大的西風-T無人機（其中的T指雙T形尾翼構型），該機的翼展為33米，最大質量高達140千克，可以攜帶20千克任務載荷。

高超聲速飛行器 ?美國在20世紀60年代提出了一系列高超聲速飛行器發展計劃，先后建造了一系列用于高超聲速飛行試驗的飛行器。20世紀90年代制訂并實施了“即時全球打擊”計劃，以實現在1小時內對全球任何目標實施打擊的能力。美軍在2020財年為高超聲速科研項目申請了26億美元經費，其中大部分將用于發展高超聲速打擊能力。美軍的目標是在2028年擁有一系列兼容海、陸、空三軍發射的武器系統，包括戰術射程高超聲速導彈和中程高超聲速導彈。美國陸軍已經制定了一項為期5年、價值11億美元的新計劃，用于開發一種公路機動的遠程高超聲速武器（LRHW）。該系統將采用兩級助推器發射一種常規高超聲速滑翔彈頭，可執行縱深打擊以對抗敵方的反介入/區域拒止能力。2020年6月12日，美國空軍在愛德華空軍基地完成了新型空射快速響應武器（ARRW）原型樣機的首次系留飛行試驗。本次試驗中，一架B-52轟炸機攜帶僅裝備傳感器的ARRW原型機，并未安裝戰斗部。試驗過程中，原型機與載機未進行分離。本次試驗主要收集相關飛行環境數據和飛機控制數據，包括導彈武器自身及其外掛裝置和載機的氣動阻力、振動等數據。ARRW項目計劃在2022年實現初始作戰能力，原型樣機的設計工作由洛克希德·馬丁公司負責。2018年12月26日，俄國防部完成了先鋒高超聲速導彈服役前的最后一次發射試驗，高超聲速彈頭通過水平和垂直機動，命中6000千米外的預定目標，各項技術參數全部得到驗證，該導彈已于2019年開始服役，副總理尤里·鮑里索夫稱先鋒導彈在試驗中速度達到馬赫數27。此外，法國、澳大利亞、德國、印度、日本、歐盟等國家或聯盟均開展了超高速臨近空間飛行器的研究計劃，各有特色并均取得了可觀的進展。

結 語

臨近空間因其獨特的地理位置優勢，作為未來陸、海、空、天、電五維一體化戰場的重要部分，成為當前科學研究的熱點、大國博弈的戰略要地。美國在2016年明確指出，目前還不存在能夠對抗臨近空間武器的防御系統，面對臨近空間武器所帶來的巨大威脅，最好的辦法是研究同等技術水平的臨近空間武器。未來，我國應不斷探索，繼續努力，建議從以下3個方面著手，提高中國臨近空間開發和應用水平，爭取早日在世界臨近空間武器研究領域占據主導地位。

加強頂層謀劃，聚焦戰略和實戰。對未來科技和戰爭的需求和關鍵技術做出正確的評估，明確臨近空間功能定位，與航天、航空等其他圈層活動充分互動，發揮各自優勢，揚長避短，加強頂層設計，堅持創新驅動，明確發展路線。

健全體制機制，加強軍民融合。優化組織管理體系、加強裝備建設力量，確保軍地協同、需求對接、信息互通和資源共享機制順暢高效，消除“軍轉民”“民參軍”壁壘。形成軍民密切協同、體系開放互通、市場良性競爭、成果快速轉化、資源合理共享的良好局面。

堅持創新驅動發展，推動技術創新力量融合。發揮軍工集團、中科院、高等院校、軍內科研單位、民口企業的特點優勢，共同形成強大的創造力，聚力突破瓶頸短板。面對臨近空間科學技術領域絕好發展契機，堅持創新驅動發展，以科技創新引領全面創新，走出一條科技強、產業強、國家強的發展新路徑。

責任編輯：葛? 妍

臨近空間飛行器已經成為未來兵器譜的新寵