臨近空間飛行器 飄浮“禁區(qū)” 身兼數(shù)職
臨近空間是美軍對海拔20千米到100千米空間范圍的一個通用性稱謂。其下是傳統(tǒng)航空器的主要活動空間，而它的上面就是我們平常說的“太空”，是航天器的運行空間。直到今天，這仍是一片尚未被科學(xué)家完全認(rèn)知的空間，也一直被視為是傳統(tǒng)航空器的“禁區(qū)”。
前不久，中國某研究機(jī)構(gòu)成功在25千米的高度測試了一款小型無人機(jī)。由于個頭小，這型無人機(jī)甚至不會在雷達(dá)上留下任何痕跡，而且還能傳輸數(shù)據(jù)。消息一出，引發(fā)媒體廣泛關(guān)注。美國《國家利益》雙月刊網(wǎng)站11月4日報道稱，它能夠使中國軍隊獲得顯著優(yōu)勢。
對此，軍事研究員蘭順正在接受科技日報記者采訪時表示，“臨近空間飛行器可以執(zhí)行飛機(jī)、衛(wèi)星所能執(zhí)行的幾乎所有民用或軍事任務(wù)，同時又彌補(bǔ)了二者的不足。既可以提供氣象預(yù)報，又可以進(jìn)行情報監(jiān)視、偵察。既能搭載有效載荷，直接進(jìn)行運輸或作戰(zhàn)任務(wù)，也可以像GPS衛(wèi)星一樣為導(dǎo)彈、飛機(jī)導(dǎo)航”。
有著無法比擬的軍事價值
臨近空間安全且廣闊的工作環(huán)境是其他空域難以比擬的。臨近空間雷暴閃電較少，也沒有云、雨和大氣湍流現(xiàn)象，在這里運行的飛行器自由且安全。這一有利因素使得臨近空間有著無法比擬的軍事戰(zhàn)略價值，也一直吸引著各國科研機(jī)構(gòu)的目光。
“目前絕大多數(shù)的作戰(zhàn)飛機(jī)、偵察飛機(jī)和地空導(dǎo)彈都沒有辦法到達(dá)這一高度，對可望而不可即的臨近空間飛行器，也只能‘干瞪眼’?！碧m順正介紹，“而臨近空間以上，目前的外太空武器也還沒有進(jìn)入實戰(zhàn)階段，面對臨近空間的威脅，太空中的衛(wèi)星們或許看得到，卻也動不得。如此一來，臨近空間便成了目前和今后較長一段時間內(nèi)相對獨立的‘真空’層。”
這意味著面對臨近空間飛行器，防空系統(tǒng)變成了一種擺設(shè)。除此以外，性價比高是臨近空間飛行器的又一優(yōu)勢。
蘭順正介紹，與作戰(zhàn)飛機(jī)、偵察飛機(jī)相比，臨近空間飛行器留空時間長，可以達(dá)一年之久。同時隱身性能更好，幾乎可以實現(xiàn)沒有雷達(dá)回波和紅外特征信號，其可見光特征在天空背景中基本被淹沒。
“與衛(wèi)星等航天器相比，臨近空間飛行器不需要復(fù)雜昂貴的地面發(fā)射設(shè)備，研制成本、發(fā)射成本和使用成本低得多。而它的靈活度和靈敏度則高得多，既可以隨風(fēng)飄浮，也可以瞬間加速追蹤、打擊或者懸停，而且對地觀測分辨率通常要高于衛(wèi)星。”蘭順正說。
我國不斷實現(xiàn)技術(shù)突破
“實際上，目前為止多數(shù)國家還不能夠有效利用臨近空間，因為對大多數(shù)傳統(tǒng)飛行器來說，空氣過于稀薄，飛不了那么高，而對衛(wèi)星等航天器來說臨近空間又太低了，空氣阻力太大，無法進(jìn)行軌道飛行?！碧m順正說。
然而有媒體報道，美國正尋求獲得一種可滲透防空系統(tǒng)并深入敵后搜集敏感情報的新武器，而臨近空間無人機(jī)有著巨大優(yōu)勢，近年來美國海軍和美國宇航局已開展類似試飛。
記者了解到，目前能長時間臨近空間工作的飛行器主要為飛艇或高空氣球。如美國雷神公司成功研發(fā)了“塘鵝”巨型飛艇，該飛艇長約70米，自重約16噸，載重量約為66噸，能攜帶大型雷達(dá)在30千米的高空長時間工作。
在我國，這樣的科研也在不斷進(jìn)行——
2015年10月，臨近空間飛艇“圓夢號”的較長時間留空飛行試驗，實現(xiàn)了可控飛行與完好回收，同時開展了近空間寬帶數(shù)據(jù)傳輸、語音圖像傳輸、對地觀測與空中態(tài)勢感知等初步應(yīng)用試驗?！皥A夢號”體長75米、體積達(dá)18000立方米，標(biāo)志著我國在臨近空間飛艇研制領(lǐng)域邁入世界先進(jìn)行列。
今年10月25日，我國自主研發(fā)的“旅行者”3號(海口號)臨近空間飛行器在新疆?dāng)y帶一只活體烏龜成功進(jìn)入海拔21公里的臨近空間，并降落在預(yù)定區(qū)域，被成功回收。“旅行者”3號的此次試飛成功，是全球首次浮空器成功攜帶活體動物進(jìn)入臨近空間停留，進(jìn)行生保測試，驗證了載人近太空旅行多項關(guān)鍵技術(shù)的有效性。
蘭順正指出，“對無人機(jī)來說，這樣的高度極限也在不斷被突破。目前，美國國家航空航天局憑借‘太陽神’無人機(jī)保持著依靠太陽能飛至近約29.6千米高度的紀(jì)錄。而中國在高空無人機(jī)領(lǐng)域也已經(jīng)取得突破，前不久測試的‘彩虹’太陽能無人機(jī)，飛行高度超過20千米，任務(wù)區(qū)域廣闊，具備‘準(zhǔn)衛(wèi)星’特征”。
形成無人機(jī)蜂群需謹(jǐn)慎樂觀
記者了解到，此次中國科研機(jī)構(gòu)試飛的這型無人機(jī)大小與蝙蝠相仿，其樣機(jī)甚至沒有發(fā)動機(jī)，在放飛前被超壓氣球帶到不同高度，然后被電磁脈沖發(fā)射出去，其時速能在一個臂長的距離內(nèi)從零加速至100公里，然后滑翔至目標(biāo)進(jìn)行任務(wù)作業(yè)。臨近空間空氣稀薄，很難產(chǎn)生推力。而極低的溫度也意味著像電池這樣的部件容易發(fā)生故障，對無人機(jī)來說，更是“死亡禁區(qū)”。那么，無人機(jī)應(yīng)該如何克服這些技術(shù)難題呢？
蘭順正認(rèn)為，“隨著科技的發(fā)展，這些應(yīng)該都不是問題。比如，對于被投放的小型無人機(jī)，可以增加無人機(jī)釋放時的初速度，比如這次我們試飛的無人機(jī)就采用了電磁脈沖的方式，如同一顆子彈一樣被射出?；蛘呓o無人機(jī)裝備厭氧推進(jìn)裝置，如火箭發(fā)動機(jī)，以延長留空時間。對低溫問題，可以用輕質(zhì)高效隔熱材料保護(hù)無人機(jī)的關(guān)鍵部位，防止低溫傷害”。
這次成功試飛小型無人機(jī)的科研人員表示，“我們的研究目標(biāo)是一次發(fā)射數(shù)百架這樣的無人機(jī)，就像放出一個蜂群或蟻群那樣”。
對此，蘭順正表示了謹(jǐn)慎的樂觀。他指出，“在臨近空間釋放的小型無人機(jī)可以執(zhí)行高空偵察、監(jiān)視、攻擊、科研等任務(wù)。但個人認(rèn)為，由于技術(shù)限制，小型無人機(jī)目前在臨近空間一般只能做無動力滑翔飛行，是無法長時間停留的，即使組成蜂群其作為也非常有限。當(dāng)然，這并不妨礙科研人員對其進(jìn)行不斷的改進(jìn)和完善，也許未來有一天我們可以看到臨近空間的無人機(jī)蜂群”。記者張 強(qiáng)
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