临近空间飞行器探测方法探讨

（63787部队，石河子 832000）

1 引言

临近空间飞行器指的是在临近空间区域飞行的飞行器，与卫星相比，这类飞行器提供的信息更加精确，成本更低，与普通的航空器相比，可以凭借其飞行高度更高躲避敌人攻击。临近空间飞行器能够迅速飞抵敌人上空，向我方提供准确可靠的情报信息。因此，及时准确对其进行探测意义重大。

2 临近空间飞行器发展现状

2.1 临近空间

距离地面20千米到100千米的区间称为临近空间，该区间位于普通航空器飞行最高高度之上，普通航天器运行的最低高度之下，是航空空间和航天空间的过渡区。临近空间按高度包含平流层、中间大气层以及一部分的电离层，主要特点是大气非常稀薄，气象活动较少。[1]

作为空天结合部的临近空间正成为各军事大国关注的焦点，它不但在几何空域上把空和天无缝拼接起来，更关键的是临近空间飞行器把新的作战元素加入了未来战争，它会成为联合作战空间的重要构成要素，深远影响现代战争的机理模式。

2.2 临近空间飞行器

在航空层航行的飞行器主要是各种飞机以及气球等浮空器，在外太空运行的飞行器主要包含各种卫星、空间站等。[1]而临近空间飞行器和航空飞行器、航天飞行器相比，与地面距离适中，可以有较宽的覆盖范围、较高对地分辨率以及成像精度，并且没有天基卫星设备高度过高、信号较弱导致分辨率以及灵敏度低的缺点，因此近年来成为各国竞相发展的前沿阵地。临近空间飞行器主要包含临近空间飞艇、浮空气球和高空长航时无人机等多种类型。[2]

（1）临近空间飞艇。利用航空飞行器的设计方法，具有很大的气囊，气囊里充满氦气之类的轻质气体，通过空气浮力来抵消飞行器自身重力，通过螺旋桨的旋转进行机动。临近空间飞艇能够实现定位悬停和地速度航行，具有一定的机动性。

（2）浮空气球。主要由充满轻质气体的气囊组成，不设计动力装置，主要通过浮力克服重力从而进入临近空间。其主要的有点是结构简单容易制造，成本低廉；而缺点是不能够进行机动，也不能进行定点悬停。

（3）高空长航时无人机。主要设计思想与航空飞行器一致，其主要的动力一般来自于太阳能、氢能等进行供电，结构轻盈，主要通过空气动力学原理飞入临近空间，最大特点是能够快速机动。

3 空天目标探测方法

空天目标主要分为以人造地球卫星为代表的空间目标和以飞机为代表的空中目标。对于空中目标，主要采用对空情报雷达进行探测；对于空间目标的探测，主要有无线电侦测、雷达探测、光学观测等三种方法。[3]

（1）无线电侦测。利用无线电侦测空天目标，主要原理是部分空天目标在测控或下发数据时发射一定频段的无线电信号，通过无线电设备对此信号进行捕捉，记录方位、俯仰、信号特征等信息并进行分析，从而实现探测的目的。无线电遥测属于被动探测手段，在被探测目标没有无线电信号下发时不能达到探测目的。

（2）雷达探测。雷达探测是一种主动的探测手段，是利用电磁波对目标进行探测的一种方法，其主要原理是首先向目标发射一定的电磁波，然后接受到回波，通过对回波信息进行分析，得到探测目标的距离、方位、运行速度等信息。优点是夜间也可以探测目标，且不受不良天气状况的影响，能够全天候、全天时进行工作，而且具有一定的穿透能力。根据探测目标不同，不同雷达采用不同波段进行探测。

（3）光学观测。光学观测主要是利用可见光和红外传感器，对空天目标的光学特性进行跟踪观测，从而确定其方位、速度等信息。因为日照条件等的限制，地面光学观测手段效率较低，城市辉光等引起的背景噪声增加一定程度上限制了其探测能力。

4 临近空间飞行器探测方法

临近空间飞艇和浮空气球都属于浮空器，具有很多相似性，不同的是飞艇具有一定的机动能力，而浮空气球主要随平流层大气运动而运动。临近空间飞艇和浮空气球都是高空慢速飞行器。高空长航时无人机由于空气动力学原因，大部分活动在临近空间低层，机动速度较快。临近空间飞行器均没有固定的运行轨道，不能通过轨道力学预测其位置，只能采用搜索探测。可以通过下面几种方法对于临近空间飞行器进行探测。

（1）采用光电探测技术探测临近空间飞艇和浮空气球。首先是利用红外搜索技术对目标进行自动搜索，采用智能影像处理技术进行目标识别，然后通过控制高精度云台实现对目标的自主跟踪，对目标的实时定位主要通过激光测距仪进行实现。

（2）雷达探测。对空情报雷达一般分为远程、中程、近程三种，其中探测距离最远的为远程雷达，其探测高度可达到32千米左右，能对包括长航时无人机在内的部分临近空间飞行器进行探测。对于高度超过30千米的临近空间飞行器，对空雷达的探测效果较差，可采用空间目标监视雷达进行探测。空间目标监视雷达一般为相控阵雷达，探测高度能达到数百至数千千米，能够满足临近空间飞行器的探测要求。

（3）对于部分下传电磁信号的临近空间飞行器，可把无线电侦测作为辅助手段。尤其对于浮空气球等目标，一般是不可回收飞行器，如果在飞行器下传遥感数据等时机，通过对特定频率电磁波进行侦收，可以实现目标探测、特征分析及数据解译的目的。

5 结束语

临近空间飞行器具有不同于航空器和航天器的特殊性，在进行探测时应当综合利用多种手段，系统化网络化进行，才能达到及时准确的效果。