不会炸的气球原理（高空气球如何成为）

出 品：科普中国

作 者：兰顺正

策 划：宋雅娟

监 制：光明网科普事业部

近日，美军“多域特遣队”在挪威进行了“雷云”演习，在演习中美军使用了8套高空气球系统，充当“超低轨道卫星”。

重获青睐的高空气球

在现代战争中，来自空天方向的侦查和情报支持已经变得必不可少，但是传统侦查平台并非十全十美，如当前侦察卫星主要存在研制成本高、寿命短和单颗卫星定点监控能力弱等问题，而各种侦查机飞行高度普遍偏低，滞空时间不够，难以对一个较大区域进行全天候无间断地长时间监控，因此像高空气球这类临近空间浮空器就受到了重视。

世界上第一只大型热气球是在1783年6月由法国的蒙哥尔费兄弟发明的，从此以后人类便开始利用气球进行探空活动，各种各样的气球相继问世，到了20世纪初，气球的飞行高度已达到2万多米。随着飞机的出现，气球一度被冷落。后来由于人工合成高分子材料的出现，使气球有可能达到更高的高度，进入了平流层。1947年9月，美国人用塑料薄膜制成了一个850立方米的气球，载着30千克重的宇宙探测仪器，首次成功进行了宇宙线探测飞行。之后气球作为运载工具被越来越广泛地用于各种科学实验。

目前高空气球已经被广泛用于科学研究

研究表明，高空气球作为空天侦查平台，具备很多优点。首先和军用飞机与卫星相比，高空气球的生产成本和使用成本都相对低廉。其次高空气球可以长时间滞留于空中，飞机在空中的飞行时间通常以小时来计算，而气球则是以天甚至月来计算，这使得它能够长时间持续工作，而且气球能够在目标地域上空悬停较长的时间，可以对目标进行持续、定点探测。另外，高空气球侦察视野宽阔，在20千米以上高度飞行的气球，其雷达对地面侦察覆盖面积可达1200平方千米；同时相较于卫星，气球的飞行高度低，从而能以更高的分辨率进行拍照摄像。

未来的简化版“天眼”

目前，最有代表性的高空气球是美国的 ULDB 气球。该气球设计目标是可搭载1.5 t的载荷，在35～38 km的高空，实现超过100天的近地空间飞行。当前该项目已经过多次试验飞行:2008年，在南极创造了高纬度飞行54天的记录; 2016 年，在南半球又创造了中纬度飞行46天的记录。同时，中国在这方面的成绩也是有目共睹，2017年9月10日，由中科院光电院研制的超压气球在内蒙古首飞取得圆满成功。该气球球体体积约7000立方米，设计升限25公里，载重能力约150公斤。在飞行中还搭载了四类五种载荷，成功完成了高空无人机投放、高空吊舱环境热控、高空农业育种、高空太阳能电池标定和高空太阳能电池性能测试等试验，取得了大量有效的试验数据，其中多项试验均属国内首次。同年10月25日，中国自主研发的“旅行者”3号临近空间氦气球在新疆测试飞行成功。“旅行者”3号在升空后，一个多小时后到达20公里以上高空的稀薄空气中，共飞行了四个多小时，期间顺利完成了一系列技术测试。

高空气球可以成为卫星的有效补充

根据此次的报道，美军在演习中使用的高空气球携带一个带有太阳能电池的载荷飞到数万米的高度，能够对数百公里范围内的目标进行光电和电子侦察，也能够作为通信节点提供信息联通，其获取的情报信息可以直接成为“远程精确打击火力”的瞄准信息，并引导火力打击。有分析认为，该系统几乎没有高空无人机的留空时间限制，而且远比调动空军的无人机来的简单方便。不难看出，未来高空气球作为简化版的“天眼”，必将得到进一步的发展。

军事小词典

多域特遣队：该部队是美军为进行“多域战”而打造的实验部队，目的在于打破军种、领域之间的界限，拓展陆、海、空、天、电、网等领域联合作战能力，以实现同步跨域火力控制和全域机动，在多个作战域建立和保持对敌优势。

来源： 科普中国-军事科技前沿