【環(huán)時科技】高空氣球，探空是“主業(yè)”_山東各地 _山東新聞_新聞

原標題：【環(huán)時科技】高空氣球，探空是“主業(yè)”

來源：環(huán)球時報

【環(huán)球時報特約記者梁佳媛環(huán)球時報記者劉揚】氣球這種歷史很悠久的浮空器，最近受到廣泛關(guān)注。現(xiàn)代高空氣球有怎樣的特征，又有什么民用用途？民用無人氣球因不可抗力失去控制，追蹤以及處置有哪些難點？

有一次性，也有可回收

氣球是一種古老的浮空器，但目前仍在很多領(lǐng)域應(yīng)用。和人們印象中的氣球不同，目前用于專業(yè)領(lǐng)域的高空氣球并非一定是圓形的。有些氣球呈紡錘狀，更像大家印象中的飛艇。中國專家張學(xué)峰告訴《環(huán)球時報》記者，飛艇和氣球都屬于浮空器，目前以充氦氣為主，飛艇外形以紡錘和雪茄形狀為主。通常而言，飛艇帶有動力裝置，而氣球沒有動力裝置，所以飛艇的機動性能更高。大氣層中不同高度的氣流流動方向和速度不同，氣球通過調(diào)整自身的飄浮高度，進入不同氣流內(nèi)，就可隨風(fēng)飄蕩。

氣球的一個常見用途是探空作業(yè)，它相對廉價，性能又足夠滿足要求。很多國家都使用氣象氣球進行天氣預(yù)報以及大氣研究。這些氣球通常攜帶探空用的儀器設(shè)備，通過太陽能電池提供電力。有些氣球是一次性使用的，隨著氣球的高度不斷升高，氣球球體膨脹破裂，相關(guān)設(shè)備可通過降落傘回收。此外，有些氣球通過攜帶角反射體、曳光管，還能作為防空演習(xí)的靶標。

近年來，有一些系留氣球用于軍事領(lǐng)域。這些系留氣球通過線纜與地面連接，防止氣球逃逸，也就是說這些氣球是固定在某些特定位置，并不隨著大氣進行運動。這種氣球可攜帶雷達、紅外光電傳感器，用于探測低空目標和地面目標，保護基地、城市等重點目標免遭襲擊。

2021年美軍從阿富汗撤離時，就遺留了一個大型系留氣球。這個氣球呈流線型，像傳統(tǒng)印象中的飛艇，但沒有動力系統(tǒng)。實際上，這是美國的所謂“持久威脅檢測系統(tǒng)”（PTDS），氣球上裝備的紅外系統(tǒng)以及AN/ZPY-1小型合成孔徑雷達，可以探測地面車輛和人員，并通過傳輸設(shè)備將信息傳輸給地面指揮人員，然后由地面人員進行處置。更大型的系留氣球可攜帶較大型的雷達，構(gòu)成氣球載雷達，用于在重要城市附近協(xié)助探測超低空目標，比如巡航導(dǎo)彈、無人機等，執(zhí)行防空任務(wù)。

不適合對萬里外目標過境偵察

在大型氣球誕生早期，飛機尚未發(fā)明之前，確實有軍方使用氣球進行偵察。但隨著飛機的誕生和廣泛應(yīng)用，氣球、飛艇隨之淡出偵察領(lǐng)域。不過第二次世界大戰(zhàn)后的一段時間，氣球又因為其獨特的特性，重新被用于偵察。據(jù)路透社報道，二戰(zhàn)后不久，美國軍方開始探索使用高空間諜氣球。根據(jù)美方資料，上世紀50年代該項目在蘇聯(lián)領(lǐng)土上放飛高空氣球，進行偵察拍攝活動。

據(jù)報道，氣球的優(yōu)勢之一是飄浮高度高，通常在2.4萬-3.7萬米的高度運行，遠高于民航客機飛行高度，通常民航客機的飛行高度在1.2萬米以下。絕大多數(shù)戰(zhàn)斗機飛行高度在2萬米以下，有些高空偵察機、截擊機的飛行高度達到2.5萬米或更高。

2009年向美國空軍指揮和參謀學(xué)院提交的一份報告表示，氣球相對于衛(wèi)星的優(yōu)勢包括能夠從更近的地方掃描大片領(lǐng)土，并且能夠在目標區(qū)域停留更多時間。與需要耗巨資發(fā)射的衛(wèi)星不同，氣球可以廉價發(fā)射。

張學(xué)峰表示，雖然之前有使用高空氣球進行偵察的案例，但氣球的可控性較差，搭載的設(shè)備量少，并不適合對萬里之外的目標進行過境偵察行動。對于擁有完善衛(wèi)星偵察網(wǎng)絡(luò)的大國，氣球深入別國境內(nèi)進行偵察不是最優(yōu)選項。

處置失控氣球并不容易

由于氣球本身不易進行有效操控，雖然它們可以通過改變高度來進入不同方向的氣流，粗略引導(dǎo)到想要到達的區(qū)域，但其自身的不易操控以及氣候、天氣等不可抗力的變化有可能導(dǎo)致一些民用的氣球意外“流浪”。一旦出現(xiàn)類似情況，應(yīng)該如何追蹤與應(yīng)對呢？

英國廣播公司（BBC）的文章稱，人們沒法像掌握商業(yè)航空器的飛行軌跡數(shù)據(jù)那樣掌握氣球的飛行軌跡，因此需要參考其他信息來源。在相關(guān)技術(shù)的基礎(chǔ)上，美國國家海洋和大氣管理局（NOAA）掌握了一種對1.4萬米以上的氣流進行分析的模型。“它的主要用途是掌握污染物和有害物質(zhì)在大氣中的運行和擴散。”BBC氣象預(yù)報主播、氣象學(xué)家西蒙·金說。

據(jù)報道，美國氣象學(xué)家沙特菲德曾用這種被稱為“軌跡模式”的模型計算監(jiān)視氣球可能的飛行線路，并把他的發(fā)現(xiàn)在網(wǎng)上進行分享。但必須注意，這一模型并非監(jiān)視氣球的實際飛行軌跡，而是根據(jù)美方機構(gòu)的模型進行分析得出的結(jié)果。

張學(xué)峰表示，氣球的飄浮速度比較慢，現(xiàn)在很多采用脈沖多普勒體制的雷達較難發(fā)現(xiàn)和穩(wěn)定跟蹤慢速飛行的氣球。“目前多數(shù)戰(zhàn)斗機、防空系統(tǒng)使用的脈沖多普勒雷達，為了濾除地物雜波，通常有一個目標速度門限值，目標速度低于這個門限值，雷達會把這個目標當成雜波濾除掉，就不會顯示目標。”當然，沒有使用脈沖多普勒體制的雷達可以發(fā)現(xiàn)相關(guān)目標。有的雷達使用脈沖壓縮加動目標顯示技術(shù)，沒使用脈沖多普勒技術(shù)，哪怕靜止的目標也能跟蹤。另外，有些采用數(shù)字列陣技術(shù)的脈沖多普勒體制有源相控陣雷達通過設(shè)定參數(shù)，也能夠跟蹤氣球等目標。比如，人為降低這個門限值，就能夠讓慢速目標顯形。“目前對大多數(shù)戰(zhàn)斗機的脈沖多普勒機載雷達來說，穩(wěn)定跟蹤慢速飄浮的氣球包括它的懸掛物，是需要些技巧的”。

除了追蹤和預(yù)測氣球的軌跡，如何處置失控的高空氣球也是一個難度不小的問題。張學(xué)峰表示，擊落高空氣球是一種選項，難易程度首先取決于氣球的飄浮高度。如果氣球飄浮高度達到3萬米以上，目前多數(shù)空空導(dǎo)彈、防空導(dǎo)彈是很難對其進行有效攻擊的。多數(shù)防空導(dǎo)彈的殺傷區(qū)高界在2.7萬米左右，多數(shù)空空導(dǎo)彈更低，很多導(dǎo)彈特別是空空導(dǎo)彈面臨“夠不著”的問題。

張學(xué)峰進一步解釋說，至少有兩個因素限制了導(dǎo)彈的射高，一是動力不足，比如近程低空防空導(dǎo)彈，動力系統(tǒng)就工作幾秒，甚至一兩秒，無法把導(dǎo)彈推到那么高的高度。另一個是高度太高之后，空氣稀薄，導(dǎo)彈的翼面升力和舵面控制力大幅度下降，無法提供足夠的升力和控制力保持穩(wěn)定飛行和機動。有些反導(dǎo)系統(tǒng)雖然能打大氣層外的目標，但攔截低界比較高。這些反導(dǎo)系統(tǒng)通常采用紅外成像導(dǎo)引頭，飛行速度快，在大氣層內(nèi)飛行會導(dǎo)致嚴重的氣動加熱，致使紅外導(dǎo)引頭熱噪聲較多，難以捕獲目標。比如美國“薩德”反導(dǎo)系統(tǒng)，美國雖然說它是世界上第一種兼具大氣層內(nèi)外攔截能力的反導(dǎo)系統(tǒng)，但目前多數(shù)信息來源顯示，其攔截低界是4萬米，可能對3萬米左右高度的氣球無可奈何。此外，目前的多數(shù)激光武器作用距離也較近，攔截3萬米高空的氣球也頗為吃力。

張學(xué)峰表示，擊落氣球還要考慮對地面的影響，特別是氣球的殘骸、用于攻擊的導(dǎo)彈的殘骸是否會對地面人員構(gòu)成傷害，所以需要選擇一個適當?shù)臄r截窗口。