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美國宇航局日前宣布，將計劃投資400萬美元用于平流層飛艇設計競賽，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期懸浮于平流層高空的浮空器，可用于對地面表面進行軍事與民用偵察。由于動力技術的不斷進步，飛艇和氣球曾退居天空舞臺的一個角落，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)往昔榮光的勢頭，特別是最近20年，科研人員一直在研究和改進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，包括氣球和飛艇在內的浮空器都受到了軍方的重視。早期的氣球用來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，用來監(jiān)視德國潛艇，其中一部分氣球一直服役到上世紀60年代。冷戰(zhàn)期間，美軍一直在設法研制新型飛艇。

隨著飛機、衛(wèi)星等技術的發(fā)展，飛艇曾一度退居天空舞臺的一個角落，但漫長的伊拉克戰(zhàn)爭和阿富汗戰(zhàn)爭讓飛艇重回視野。在這幾場戰(zhàn)爭中，美軍曾面臨一個重要課題，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，才能及時發(fā)現(xiàn)他們，調派部隊前去打擊。美軍在伊拉克和阿富汗嘗試了各種手段，包括衛(wèi)星和無人機，雖然取得了一定的成效，但也遇到許多問題。于是，人們又想到了浮空器。

因成本優(yōu)勢伊拉克戰(zhàn)爭中曾顯身手

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

因為和衛(wèi)星、飛機相比，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間的成本。飛機要想持續(xù)服務于某個區(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旋，不可能停下來。也就是說，飛機必須不停消耗油料才能保持滯空。至于衛(wèi)星，要想保持在某個地區(qū)上空不斷有衛(wèi)星，就必須建設全球星座或者把衛(wèi)星部署到地球靜止軌道上。這兩件事都需要億美元級規(guī)模的費用。

浮空器就不一樣了，雖然現(xiàn)代高端浮空器的采購費用并不低，但和同等起飛重量的飛機相比，滯空時間就大不相同了。只要氣囊不漏氣，浮空器可以一直在天上飄著。美軍為浮空器設定的任務時間可能長達1個月。而實際上，不載人的浮空器留空幾年也不是問題。過去，由于制氦技術還不成熟，人們只能研制熱氣飛艇或者氫氣飛艇。這兩種技術路線都存在著很大的風險。前者導致了齊柏林飛艇空難，徹底斷送了人們對大型熱氣飛艇的期望。至于氫氣，本身就是一種危險品。而氦氣作為惰性氣體，既不會起火也不會爆炸。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，也為浮空器的安全性提供了保障。

瞄準開發(fā)臨近空間彌補空天一體化作業(yè)縫隙

除了用于軍事偵察，越來越多的國家開始將浮空器的應用瞄準在開發(fā)臨近空間。

臨近空間，是指距離地球表面20~100公里的位置。這個空域的空氣由低到高越來越稀薄，以致大多數(shù)飛機在該空域飛行困難，甚至無法飛行。而相對于衛(wèi)星來說，該空域的萬有引力又顯得過大，如果以一定的高度軌道在這個空域長時間運行，成本巨大。因此，目前還沒有任何人造的可操縱飛行器能在該空域長航時飛行或定點駐留。

但從經(jīng)濟上來講，如果在臨近空間布置可操縱的浮空器來替代亞軌道衛(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、天氣預報、惡劣天氣預警、大地觀測、通信中繼等，將會大大降低工作成本，提高綜合效益。

此外，從國防安全方面來講，在臨近空間布置可操縱浮空器，能夠憑借高度上的優(yōu)勢，用于早期預警、戰(zhàn)時通信保障或攻擊平臺等。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，彌補空天一體化的作業(yè)縫隙。

因此，不難看出，臨近空間對于人類未來的發(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期駐留在這個空域、能夠同時適應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，就成了熱門之選。

多國已加緊研制美高空飛艇可用于導彈預警

也許是越來越透徹地認識到，能否充分開發(fā)和利用臨近空間，關乎一個國家的科技競爭力以及經(jīng)濟、政治、國防安全，特別是這個國家未來在空天一體化發(fā)展進程中所處的位置。因此，最近十幾年來，以美國、俄羅斯等發(fā)達國家為代表的許多國家都加大了浮空器的開發(fā)力度，以加快對臨近空間進行探索利用的步伐。

因此，美國仰仗其雄厚的航空航天科技實力和財力，先后提出并實施了“復合材料殼體高高度動力平臺”、“集成傳感器結構”、“高空長航時飛艇驗證艇”等多個臨近空間可操縱浮空器研制項目?！?復合材料殼體高高度動力平臺”是美國空軍研究實驗室主持的一個近空間飛艇項目。這是一種氦氣飛艇，充氣后的長度達到40多米，有效載荷能力不到30公斤。在2005年進行的試驗中，該浮空器曾經(jīng)抵達了22公里以上的高度，這里雖然是鄰近空間的下限，但也算是越過門檻了。

“集成傳感器結構”是美國空軍研究實驗室主導的近空間飛艇計劃，它裝有一部非常巨大的雷達，從上到下穿透了艇身。因此，它的氣囊分成前后兩個，沒有傳統(tǒng)飛艇常見的吊艙。這種飛艇的長度可以達到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、地面車輛和行人、海面船只。

“高空長航時飛艇驗證艇”簡稱高空飛艇，承包商是美國的洛克希德·馬丁公司。2011年7月27日，高空飛艇首次升空，檢驗了發(fā)射、控制、通信鏈路、推進系統(tǒng)、太陽能電池、遙控等關鍵技術。

按照美國軍方的設想，高空飛艇是無人氦氣飛艇，長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彈防御。

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

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

由此看來，浮空器真有可能在航天領域擁有一席之地，很可能在未來創(chuàng)造更多的軍事、經(jīng)濟、社會效益。那么，一些在浮空器方面幾乎沒有積累的國家，應該瞄準差距，查找不足，努力發(fā)展。（常飛 袁平淦）