臨近空間飛行器探測(cè)方法探討

（63787部隊(duì)，石河子 832000）

1 引言

臨近空間飛行器指的是在臨近空間區(qū)域飛行的飛行器，與衛(wèi)星相比，這類飛行器提供的信息更加精確，成本更低，與普通的航空器相比，可以憑借其飛行高度更高躲避敵人攻擊。臨近空間飛行器能夠迅速飛抵?jǐn)橙松峡?，向我方提供?zhǔn)確可靠的情報(bào)信息。因此，及時(shí)準(zhǔn)確對(duì)其進(jìn)行探測(cè)意義重大。

2 臨近空間飛行器發(fā)展現(xiàn)狀

2.1 臨近空間

距離地面20千米到100千米的區(qū)間稱為臨近空間，該區(qū)間位于普通航空器飛行最高高度之上，普通航天器運(yùn)行的最低高度之下，是航空空間和航天空間的過(guò)渡區(qū)。臨近空間按高度包含平流層、中間大氣層以及一部分的電離層，主要特點(diǎn)是大氣非常稀薄，氣象活動(dòng)較少。[1]

作為空天結(jié)合部的臨近空間正成為各軍事大國(guó)關(guān)注的焦點(diǎn)，它不但在幾何空域上把空和天無(wú)縫拼接起來(lái)，更關(guān)鍵的是臨近空間飛行器把新的作戰(zhàn)元素加入了未來(lái)戰(zhàn)爭(zhēng)，它會(huì)成為聯(lián)合作戰(zhàn)空間的重要構(gòu)成要素，深遠(yuǎn)影響現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)的機(jī)理模式。

2.2 臨近空間飛行器

在航空層航行的飛行器主要是各種飛機(jī)以及氣球等浮空器，在外太空運(yùn)行的飛行器主要包含各種衛(wèi)星、空間站等。[1]而臨近空間飛行器和航空飛行器、航天飛行器相比，與地面距離適中，可以有較寬的覆蓋范圍、較高對(duì)地分辨率以及成像精度，并且沒(méi)有天基衛(wèi)星設(shè)備高度過(guò)高、信號(hào)較弱導(dǎo)致分辨率以及靈敏度低的缺點(diǎn)，因此近年來(lái)成為各國(guó)競(jìng)相發(fā)展的前沿陣地。臨近空間飛行器主要包含臨近空間飛艇、浮空氣球和高空長(zhǎng)航時(shí)無(wú)人機(jī)等多種類型。[2]

（1）臨近空間飛艇。利用航空飛行器的設(shè)計(jì)方法，具有很大的氣囊，氣囊里充滿氦氣之類的輕質(zhì)氣體，通過(guò)空氣浮力來(lái)抵消飛行器自身重力，通過(guò)螺旋槳的旋轉(zhuǎn)進(jìn)行機(jī)動(dòng)。臨近空間飛艇能夠?qū)崿F(xiàn)定位懸停和地速度航行，具有一定的機(jī)動(dòng)性。

（2）浮空氣球。主要由充滿輕質(zhì)氣體的氣囊組成，不設(shè)計(jì)動(dòng)力裝置，主要通過(guò)浮力克服重力從而進(jìn)入臨近空間。其主要的有點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單容易制造，成本低廉；而缺點(diǎn)是不能夠進(jìn)行機(jī)動(dòng)，也不能進(jìn)行定點(diǎn)懸停。

（3）高空長(zhǎng)航時(shí)無(wú)人機(jī)。主要設(shè)計(jì)思想與航空飛行器一致，其主要的動(dòng)力一般來(lái)自于太陽(yáng)能、氫能等進(jìn)行供電，結(jié)構(gòu)輕盈，主要通過(guò)空氣動(dòng)力學(xué)原理飛入臨近空間，最大特點(diǎn)是能夠快速機(jī)動(dòng)。

3 空天目標(biāo)探測(cè)方法

空天目標(biāo)主要分為以人造地球衛(wèi)星為代表的空間目標(biāo)和以飛機(jī)為代表的空中目標(biāo)。對(duì)于空中目標(biāo)，主要采用對(duì)空情報(bào)雷達(dá)進(jìn)行探測(cè)；對(duì)于空間目標(biāo)的探測(cè)，主要有無(wú)線電偵測(cè)、雷達(dá)探測(cè)、光學(xué)觀測(cè)等三種方法。[3]

（1）無(wú)線電偵測(cè)。利用無(wú)線電偵測(cè)空天目標(biāo)，主要原理是部分空天目標(biāo)在測(cè)控或下發(fā)數(shù)據(jù)時(shí)發(fā)射一定頻段的無(wú)線電信號(hào)，通過(guò)無(wú)線電設(shè)備對(duì)此信號(hào)進(jìn)行捕捉，記錄方位、俯仰、信號(hào)特征等信息并進(jìn)行分析，從而實(shí)現(xiàn)探測(cè)的目的。無(wú)線電遙測(cè)屬于被動(dòng)探測(cè)手段，在被探測(cè)目標(biāo)沒(méi)有無(wú)線電信號(hào)下發(fā)時(shí)不能達(dá)到探測(cè)目的。

（2）雷達(dá)探測(cè)。雷達(dá)探測(cè)是一種主動(dòng)的探測(cè)手段，是利用電磁波對(duì)目標(biāo)進(jìn)行探測(cè)的一種方法，其主要原理是首先向目標(biāo)發(fā)射一定的電磁波，然后接受到回波，通過(guò)對(duì)回波信息進(jìn)行分析，得到探測(cè)目標(biāo)的距離、方位、運(yùn)行速度等信息。優(yōu)點(diǎn)是夜間也可以探測(cè)目標(biāo)，且不受不良天氣狀況的影響，能夠全天候、全天時(shí)進(jìn)行工作，而且具有一定的穿透能力。根據(jù)探測(cè)目標(biāo)不同，不同雷達(dá)采用不同波段進(jìn)行探測(cè)。

（3）光學(xué)觀測(cè)。光學(xué)觀測(cè)主要是利用可見(jiàn)光和紅外傳感器，對(duì)空天目標(biāo)的光學(xué)特性進(jìn)行跟蹤觀測(cè)，從而確定其方位、速度等信息。因?yàn)槿照諚l件等的限制，地面光學(xué)觀測(cè)手段效率較低，城市輝光等引起的背景噪聲增加一定程度上限制了其探測(cè)能力。

4 臨近空間飛行器探測(cè)方法

臨近空間飛艇和浮空氣球都屬于浮空器，具有很多相似性，不同的是飛艇具有一定的機(jī)動(dòng)能力，而浮空氣球主要隨平流層大氣運(yùn)動(dòng)而運(yùn)動(dòng)。臨近空間飛艇和浮空氣球都是高空慢速飛行器。高空長(zhǎng)航時(shí)無(wú)人機(jī)由于空氣動(dòng)力學(xué)原因，大部分活動(dòng)在臨近空間低層，機(jī)動(dòng)速度較快。臨近空間飛行器均沒(méi)有固定的運(yùn)行軌道，不能通過(guò)軌道力學(xué)預(yù)測(cè)其位置，只能采用搜索探測(cè)?？梢酝ㄟ^(guò)下面幾種方法對(duì)于臨近空間飛行器進(jìn)行探測(cè)。

（1）采用光電探測(cè)技術(shù)探測(cè)臨近空間飛艇和浮空氣球。首先是利用紅外搜索技術(shù)對(duì)目標(biāo)進(jìn)行自動(dòng)搜索，采用智能影像處理技術(shù)進(jìn)行目標(biāo)識(shí)別，然后通過(guò)控制高精度云臺(tái)實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)的自主跟蹤，對(duì)目標(biāo)的實(shí)時(shí)定位主要通過(guò)激光測(cè)距儀進(jìn)行實(shí)現(xiàn)。

（2）雷達(dá)探測(cè)。對(duì)空情報(bào)雷達(dá)一般分為遠(yuǎn)程、中程、近程三種，其中探測(cè)距離最遠(yuǎn)的為遠(yuǎn)程雷達(dá)，其探測(cè)高度可達(dá)到32千米左右，能對(duì)包括長(zhǎng)航時(shí)無(wú)人機(jī)在內(nèi)的部分臨近空間飛行器進(jìn)行探測(cè)。對(duì)于高度超過(guò)30千米的臨近空間飛行器，對(duì)空雷達(dá)的探測(cè)效果較差，可采用空間目標(biāo)監(jiān)視雷達(dá)進(jìn)行探測(cè)?？臻g目標(biāo)監(jiān)視雷達(dá)一般為相控陣?yán)走_(dá)，探測(cè)高度能達(dá)到數(shù)百至數(shù)千千米，能夠滿足臨近空間飛行器的探測(cè)要求。

（3）對(duì)于部分下傳電磁信號(hào)的臨近空間飛行器，可把無(wú)線電偵測(cè)作為輔助手段。尤其對(duì)于浮空氣球等目標(biāo)，一般是不可回收飛行器，如果在飛行器下傳遙感數(shù)據(jù)等時(shí)機(jī)，通過(guò)對(duì)特定頻率電磁波進(jìn)行偵收，可以實(shí)現(xiàn)目標(biāo)探測(cè)、特征分析及數(shù)據(jù)解譯的目的。

5 結(jié)束語(yǔ)

臨近空間飛行器具有不同于航空器和航天器的特殊性，在進(jìn)行探測(cè)時(shí)應(yīng)當(dāng)綜合利用多種手段，系統(tǒng)化網(wǎng)絡(luò)化進(jìn)行，才能達(dá)到及時(shí)準(zhǔn)確的效果。