核心提示：

美國(guó)宇航局日前宣布，將計(jì)劃投資400萬(wàn)美元用于平流層飛艇設(shè)計(jì)競(jìng)賽，該飛艇將具備人造衛(wèi)星的基本功能，但成本比火箭和衛(wèi)星低很多。

平流層飛艇是一種可以長(zhǎng)期懸浮于平流層高空的浮空器，可用于對(duì)地面表面進(jìn)行軍事與民用偵察。由于動(dòng)力技術(shù)的不斷進(jìn)步，飛艇和氣球曾退居天空舞臺(tái)的一個(gè)角落，但是，它們的戲份卻依然存在。而且，隨著需求的變化，飛艇似乎有重現(xiàn)往昔榮光的勢(shì)頭，特別是最近20年，科研人員一直在研究和改進(jìn)平流層飛艇等浮空器，希望它們可以發(fā)揮更多、更廣的用途。

一直以來(lái)，包括氣球和飛艇在內(nèi)的浮空器都受到了軍方的重視。早期的氣球用來(lái)偵察和提供炮兵校射。在二戰(zhàn)中，盟軍在北大西洋部署了大量氣球，用來(lái)監(jiān)視德國(guó)潛艇，其中一部分氣球一直服役到上世紀(jì)60年代。冷戰(zhàn)期間，美軍一直在設(shè)法研制新型飛艇。

隨著飛機(jī)、衛(wèi)星等技術(shù)的發(fā)展，飛艇曾一度退居天空舞臺(tái)的一個(gè)角落，但漫長(zhǎng)的伊拉克戰(zhàn)爭(zhēng)和阿富汗戰(zhàn)爭(zhēng)讓飛艇重回視野。在這幾場(chǎng)戰(zhàn)爭(zhēng)中，美軍曾面臨一個(gè)重要課題，就是如何發(fā)現(xiàn)敵方的小股武裝。這些武裝人員或出沒(méi)于荒野，或混跡于平民。只有保持持續(xù)的偵察監(jiān)視能力，才能及時(shí)發(fā)現(xiàn)他們，調(diào)派部隊(duì)前去打擊。美軍在伊拉克和阿富汗嘗試了各種手段，包括衛(wèi)星和無(wú)人機(jī)，雖然取得了一定的成效，但也遇到許多問(wèn)題。于是，人們又想到了浮空器。

因成本優(yōu)勢(shì)伊拉克戰(zhàn)爭(zhēng)中曾顯身手

美軍為什么會(huì)在伊拉克戰(zhàn)爭(zhēng)和阿富汗戰(zhàn)爭(zhēng)中選擇浮空器監(jiān)視敵方呢？

因?yàn)楹托l(wèi)星、飛機(jī)相比，浮空器最大的優(yōu)越性就是便宜。這里的便宜主要指單位滯空時(shí)間的成本。飛機(jī)要想持續(xù)服務(wù)于某個(gè)區(qū)域，或是觀察監(jiān)視，或是通信中繼，就必須不停地在上空盤(pán)旋，不可能停下來(lái)。也就是說(shuō)，飛機(jī)必須不停消耗油料才能保持滯空。至于衛(wèi)星，要想保持在某個(gè)地區(qū)上空不斷有衛(wèi)星，就必須建設(shè)全球星座或者把衛(wèi)星部署到地球靜止軌道上。這兩件事都需要億美元級(jí)規(guī)模的費(fèi)用。

浮空器就不一樣了，雖然現(xiàn)代高端浮空器的采購(gòu)費(fèi)用并不低，但和同等起飛重量的飛機(jī)相比，滯空時(shí)間就大不相同了。只要?dú)饽也宦?，浮空器可以一直在天上飄著。美軍為浮空器設(shè)定的任務(wù)時(shí)間可能長(zhǎng)達(dá)1個(gè)月。而實(shí)際上，不載人的浮空器留空幾年也不是問(wèn)題。過(guò)去，由于制氦技術(shù)還不成熟，人們只能研制熱氣飛艇或者氫氣飛艇。這兩種技術(shù)路線都存在著很大的風(fēng)險(xiǎn)。前者導(dǎo)致了齊柏林飛艇空難，徹底斷送了人們對(duì)大型熱氣飛艇的期望。至于氫氣，本身就是一種危險(xiǎn)品。而氦氣作為惰性氣體，既不會(huì)起火也不會(huì)爆炸。雖然氦氣的密度比氫氣大，承載同樣載荷所需要的體積更大，但這種安全性還是讓氦氣成為新一代浮空器的首選技術(shù)，也為浮空器的安全性提供了保障。

瞄準(zhǔn)開(kāi)發(fā)臨近空間彌補(bǔ)空天一體化作業(yè)縫隙

除了用于軍事偵察，越來(lái)越多的國(guó)家開(kāi)始將浮空器的應(yīng)用瞄準(zhǔn)在開(kāi)發(fā)臨近空間。

臨近空間，是指距離地球表面20~100公里的位置。這個(gè)空域的空氣由低到高越來(lái)越稀薄，以致大多數(shù)飛機(jī)在該空域飛行困難，甚至無(wú)法飛行。而相對(duì)于衛(wèi)星來(lái)說(shuō)，該空域的萬(wàn)有引力又顯得過(guò)大，如果以一定的高度軌道在這個(gè)空域長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行，成本巨大。因此，目前還沒(méi)有任何人造的可操縱飛行器能在該空域長(zhǎng)航時(shí)飛行或定點(diǎn)駐留。

但從經(jīng)濟(jì)上來(lái)講，如果在臨近空間布置可操縱的浮空器來(lái)替代亞軌道衛(wèi)星部分功能，完成各種以前只能靠衛(wèi)星才能完成的工作，比如農(nóng)作物產(chǎn)量估計(jì)、天氣預(yù)報(bào)、惡劣天氣預(yù)警、大地觀測(cè)、通信中繼等，將會(huì)大大降低工作成本，提高綜合效益。

此外，從國(guó)防安全方面來(lái)講，在臨近空間布置可操縱浮空器，能夠憑借高度上的優(yōu)勢(shì)，用于早期預(yù)警、戰(zhàn)時(shí)通信保障或攻擊平臺(tái)等。尤為重要的是，在臨近空間布置可操縱浮空器，可作為空、天飛行器之間的協(xié)作中繼，彌補(bǔ)空天一體化的作業(yè)縫隙。

因此，不難看出，臨近空間對(duì)于人類(lèi)未來(lái)的發(fā)展有著非常重大的意義。于是，能從地面往返臨近空間并長(zhǎng)期駐留在這個(gè)空域、能夠同時(shí)適應(yīng)天空和臨近空間這兩種顯著不同大氣環(huán)境的可操縱浮空器，就成了熱門(mén)之選。

多國(guó)已加緊研制美高空飛艇可用于導(dǎo)彈預(yù)警

也許是越來(lái)越透徹地認(rèn)識(shí)到，能否充分開(kāi)發(fā)和利用臨近空間，關(guān)乎一個(gè)國(guó)家的科技競(jìng)爭(zhēng)力以及經(jīng)濟(jì)、政治、國(guó)防安全，特別是這個(gè)國(guó)家未來(lái)在空天一體化發(fā)展進(jìn)程中所處的位置。因此，最近十幾年來(lái)，以美國(guó)、俄羅斯等發(fā)達(dá)國(guó)家為代表的許多國(guó)家都加大了浮空器的開(kāi)發(fā)力度，以加快對(duì)臨近空間進(jìn)行探索利用的步伐。

因此，美國(guó)仰仗其雄厚的航空航天科技實(shí)力和財(cái)力，先后提出并實(shí)施了“復(fù)合材料殼體高高度動(dòng)力平臺(tái)”、“集成傳感器結(jié)構(gòu)”、“高空長(zhǎng)航時(shí)飛艇驗(yàn)證艇”等多個(gè)臨近空間可操縱浮空器研制項(xiàng)目。“ 復(fù)合材料殼體高高度動(dòng)力平臺(tái)”是美國(guó)空軍研究實(shí)驗(yàn)室主持的一個(gè)近空間飛艇項(xiàng)目。這是一種氦氣飛艇，充氣后的長(zhǎng)度達(dá)到40多米，有效載荷能力不到30公斤。在2005年進(jìn)行的試驗(yàn)中，該浮空器曾經(jīng)抵達(dá)了22公里以上的高度，這里雖然是鄰近空間的下限，但也算是越過(guò)門(mén)檻了。

“集成傳感器結(jié)構(gòu)”是美國(guó)空軍研究實(shí)驗(yàn)室主導(dǎo)的近空間飛艇計(jì)劃，它裝有一部非常巨大的雷達(dá)，從上到下穿透了艇身。因此，它的氣囊分成前后兩個(gè)，沒(méi)有傳統(tǒng)飛艇常見(jiàn)的吊艙。這種飛艇的長(zhǎng)度可以達(dá)到140米，可以在20 公里的高度懸浮10年。主要作用是監(jiān)視低空飛機(jī)、地面車(chē)輛和行人、海面船只。

“高空長(zhǎng)航時(shí)飛艇驗(yàn)證艇”簡(jiǎn)稱(chēng)高空飛艇，承包商是美國(guó)的洛克希德·馬丁公司。2011年7月27日，高空飛艇首次升空，檢驗(yàn)了發(fā)射、控制、通信鏈路、推進(jìn)系統(tǒng)、太陽(yáng)能電池、遙控等關(guān)鍵技術(shù)。

按照美國(guó)軍方的設(shè)想，高空飛艇是無(wú)人氦氣飛艇，長(zhǎng)150米，最大直徑約45米，能夠攜帶1814公斤的有效載荷，它的懸浮高度為18公里至21公里。由于飛艇體積大，給太陽(yáng)能電池提供了充足的安裝空間，這些電池總共可以發(fā)出15 千瓦的電力，其中可以提供給有效載荷的電力為7500瓦。高空飛艇將主要用于邊境警戒和導(dǎo)彈防御。

為了研制能在臨近空間執(zhí)行任務(wù)的飛行器，美國(guó)還提出了很多方案，包括臨近空間飛機(jī)和浮空器。美國(guó)陸軍甚至設(shè)想了一種極為巨大的臨近空間飛艇，可以把整個(gè)指揮中心裝進(jìn)去。

需要注意的是，由于臨近空間位于對(duì)流層之上，沒(méi)有云霧等天氣現(xiàn)象，所以光照條件極好，具備靠太陽(yáng)能供電的條件，因此多數(shù)臨近空間飛艇都在背部設(shè)計(jì)了大面積太陽(yáng)電池。

由此看來(lái)，浮空器真有可能在航天領(lǐng)域擁有一席之地，很可能在未來(lái)創(chuàng)造更多的軍事、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效益。那么，一些在浮空器方面幾乎沒(méi)有積累的國(guó)家，應(yīng)該瞄準(zhǔn)差距，查找不足，努力發(fā)展。（常飛 袁平淦）