俄罗斯AU－30飞艇

    随着技术的不断发展，越来越多的国家开始涉足临近空间，并且将临近空间视为国家安全新的“高边疆”。而围绕临近空间作战平台的部署、进攻与防御，是21世纪世界军事强国竞争的重要领域。

石宏

　　临近空间是指距离地面高度20～100千米的空域，正好介于传统的航空与航天之间，属于从航空到航天的过渡空间，长期以来都是人类很少涉足的区域。随着技术的不断发展，越来越多的国家开始涉足临近空间，并且将临近空间视为国家安全新的“高边疆”。而围绕临近空间作战平台的部署、进攻与防御，是21世纪世界军事强国竞争的重要领域。

备受青睐

　　临近空间与传统的航空和航天环境存在比较大的差异。

　　传统航空是距地面高度20千米以下的空间，大气比较稠密，因此飞行器只要速度较快，气动阻力就会变得很大，很难实现高超音速飞行。即便付出很大代价实现了高超音速飞行，飞行器也会因较大的气动阻力而航程大大缩短。

　　传统航天是距地面高度100千米以上的空间，大气十分稀薄，航天器无法利用气动力而只能依靠自身动力进行控制，机动性能明显低于飞机这样的飞行器，而且动力装置的选择也比较有限，要么是自带氧气助燃的火箭发动机，要么使用核动力或者太阳能动力。

　　临近空间因高度介于航空与航天之间，所以环境也介于航空与航天之间，即大气虽相对稀薄，但可以让临近空间飞行器采用气动力控制，同时在飞行过程中气动阻力较小，易于实现高超音速飞行，而且飞行时间很长，能够达到较大的航程。此外，临近空间拥有大气平流层区域（距地面18～55千米的空域）、大气中间层区域（距地面55～85千米的空域）和小部分暖层区域（距地面85～800千米的空域），纵跨非电离层和电离层（按大气被电离的状态，60千米以下为非电离层，60～1000千米为电离层），绝大部分成分为均质大气（90千米以下的大气），很少有雷暴和闪电，也不存在云、雨、雾、雪和大气湍流现象，因此能够给临近空间飞行器提供一个较为稳定的大气环境。

　　对于军事应用来说，临近空间上接航天，下连航空，能够极大地拓展空天战场的范围与纵深，从而形成无缝的空天一体作战能力，因此战略地位非常重要。临近空间飞行器可以在早期预警、侦察监视、通信保障、电子对抗、导航定位等方面实现空天地信息的有效中继和衔接，而且由于临近空间飞行器易于实现长时间高超音速飞行，这就使其越来越成为远程快速打击武器的新宠，未来战争的节奏也将会因此显著加快。

　　不仅如此，临近空间飞行器在生存性方面远超航空范围的飞行器，这主要是因为临近空间飞行器可以做到比航空范围的飞行器飞得更高、更快，同时又有较大的机动性，使得现有的防空和反导武器系统很难对其有效拦截。而与运行在太空范围内的航天器相比，临近空间飞行器则有不易受干扰、成本较低、部署周期短、损失后易于补充等优势。正因为临近空间飞行器拥有如此之多独特的优势，自然越来越受到各国军界的青睐。

军事化现状

　　临近空间虽然大气环境比较稳定，但是跨层较多，不仅温度极低而且昼夜温差极大，同时还有强烈的臭氧和紫外线，因此临近空间飞行器的活动环境十分复杂，设计难度也因此而变得很大。

　　现在各国发展的临近空间飞行器按照飞行速度分为两大类，即马赫数小于1.0的低动态临近空间飞行器和马赫数大于1.0的高动态临近空间飞行器。其中，低动态临近空间飞行器主要包括平流层飞艇、浮空气球、高空长航时无人机，高动态临近空间飞行器主要包括助推滑翔再入飞行器、吸气式高超音速飞行器、空间轨道机动飞行器等。

　　低动态临近空间飞行器主要执行早期预警、侦察监视、通信保障、电子对抗、导航定位等任务，例如平流层飞艇和浮空气球能够长时间定点悬浮，不存在卫星和飞机掠过后的间歇问题，很适合执行长期的预警、侦察监视、通信保障等任务。由于活动高度在20千米以上，所以其隐蔽性很好，不易被对方雷达发现。

　　更重要的是“站得高看得远”，低动态临近空间飞行器携带的可见光、红外、多光谱、超光谱、雷达等载荷，能够比传统空域的飞机覆盖更广阔的范围，可全天时、全天候远程探测、跟踪、识别来袭的各类目标，与地面预警雷达、空中预警机、太空中的卫星形成无缝的空天一体预警体系，从而大幅提升早期预警能力，更好地进行防空和反导作战。

　　不仅如此，这些载荷还能进行地形测绘、对地/海面目标定位；在距地面20～60千米高度范围内的非电离层，也不用像近地轨道卫星那样担心会出现电离层中断通信信号的问题，因此能够作为极佳的通信中继平台；携带电子战载荷，就能够执行电子战任务，对敌方雷达、通信设备实施电磁压制。

　　低动态临近空间飞行器中设计难度较大的是平流层飞艇和高空长航时无人机，因为它们需要在距地面20千米以上高度长时间飞行，在这个高度上空气很稀薄，能够提供的升力较小，这就要求它们的结构重量必须尽可能减小，尤其是平流层飞艇每增重1千克，就要增加至少10立方米以上的氦气囊体积来维持平衡。既要降低结构重量，同时还要防止臭氧、紫外线、大温差等侵蚀，这对材料技术提出了非常高的要求。

　　在飞行控制方面，20千米以上的高度虽然气流稳定，但风速较大，平均为10米/秒左右，最大能到40米/秒，如何用有限的重量和动力装置去克服大风所造成的偏航、沉浮、翻滚等问题，难度不是一般的大。

　　在能源方面，由于要严格控制重量并维持长时间工作，因此平流层飞艇和20千米以上高度飞行的高空长航时无人机就不能使用燃油或锂电池作为能源，而是像很多航天器一样需要依靠太阳能电池板来提供能源，但这又回到材料问题上，因为现在的太阳能电池板在效率方面还不够令人满意。

　　总体来看，在低动态临近空间飞行器方面，目前美国的总体设计水平最高，日本的材料技术能力出众。美国近20年来不但在低动态临近空间飞行器方面投入数百亿美元巨资和大量人力物力，而且还让日本源源不断为其提供材料，这就使得美国在低动态临近空间飞行器方面一直处于世界领先地位。例如，2005年美国陆军的HiSentinel飞艇就已实现在距地面7.4万英尺(22555米)的高空进行长时间有动力飞行。不过，美国军方的注意力主要还是在平流层飞艇上，其次是浮空气球，太阳能无人机在近些年才取得了技术突破，但领先优势不大。

　　高动态临近空间飞行器主要用于远程快速打击，因此，高超音速飞行器和空间轨道机动飞行器成为发展重点，其中高超音速飞行器又以高超音速导弹为主要发展方向。有意思的是，美国在高超音速导弹方面虽然起步最早，而且发展了多种气动构型，但至今没有一种研发成功的型号，反而被其他国家后来居上，这令美国十分尴尬，这两年开始奋力追赶，然而效果依然不明显。

美国何处领先

　　美国尽管在高超音速导弹方面发展不顺利，但在高超音速临近空间飞行器和空间轨道飞行器方面处于世界领先地位，前者的代表是SR-72，后者的代表是X-37B。

　　SR-72由美国洛克希德·马丁公司旗下著名的臭鼬工厂研制，从编号上看应属于SR-71“黑鸟”高空高速侦察机的后继型号，但SR-72采用了无人设计，而且集情报收集、侦察、监视、打击等诸多功能于一体，是一款十分先进的高超音速临近空间飞行器，其动力系统为涡喷发动机与超燃冲压发动机的组合体，其中涡喷发动机将SR-72加速到马赫数3，接着超燃冲压发动机点火继续加速至马赫数6。按照美军的计划，SR-72将在2023年实现首飞，2030年投入使用。

　　X-37B被美军称为轨道测试飞行器，与SR-72一样，X-37B也采用了无人设计，从2010年首次升空到现在已经有长达12年的运行经验。在这12年里，美军多次进行X-37B的发射，均获成功，这意味着X-37B已越来越成熟。但是对于X-37B到底干什么用，美军一直严格保密，并始终否认X-37B的军事用途。外界普遍认为，X-37B可能是未来空天战机的雏形，可执行全球快速打击以及太空战任务。

　　从未来的发展趋势看，临近空间飞行器正趋于多样化、实用化。谁能在临近空间飞行器方面取得优势，谁也就能在未来战争中掌握更大的主动权。

　　（作者系《舰载武器》执行主编）

来源：2022年3月23日出版的《环球》杂志 第6期

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