不一样的新兵:美国研制“临近空间”飞行器

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  2005年2月4日到11日,美国空军在内华达州纳利斯空军基地秘密进行了“施里弗”3太空战模拟演习,首次引入了“临近空间”飞行器作为情报、监视、侦察和通信平台。作为一种新概念飞行器,美军何以委此重任,它究竟在军事上会发挥多大的作用?这还要从“临近空间”飞行器的概念说起。
  
  何谓“临近空间”?
  
  “临近空间”是最近备受关注的一个新概念,是指处于现有飞机最高飞行高度和卫星最低轨道高度之间的空域,也可称亚轨道或空天过渡区,大致包括大气平流层区域、中间大气层区域和部分电离层区域。美国空军认为,“临近空间”这一新的空域既不属于航天范畴,也不属于航空范畴,对于情报收集和监视以及通信保障很有发展前景。而且更重要的是,目前世界上绝大多数的固定翼战斗机和地空导弹都无法达到这一高度。美国空军已经认识到,如果能够研制出一种能够在“临近空间”空域活动的飞行器,将能掌握极大的战场主动权,从而改变现有海陆空三军作战的模式,将战争引入更高的空间。
  


  “临近空间”飞行器是指能够在“临近空间”区域长时间进行情报、监视、侦察(ISR)和通信的可靠平台。它能快速飞行在敌方战区上空而不易被敌方防空监视系统发现,从而为作战指挥官提供不间断的监视情报,以增强其对战场情况的了解能力。部署这种高空飞行器,成本低、时间快,适合现代战争的需求。
  
  多方研制 推波助澜
  
  面对未来巨大的作战潜力,美国许多公司、大学和实验室争相研究“临近空间”飞行器的概念和型号,为“临近空间”飞行器的发展起到了巨大的推动作用。
  高空侦察飞行器约翰·霍普金斯大学的应用物理实验室(APL)目前已经投资25万美元,自行开展“高空侦察飞行器”(HARV)概念的研发工作。
  尽管APL已经制定了为期4年的计划,用于开发、建造和试飞演示验证平台,但潜在的军方用户已经要求APL将时间缩短为2年。APL估计投资1200万~1400万美元就能够开发和试飞HARV,时间控制在2年左右。
  APL的一位负责人解释说,之所以自筹资金研究,是因为他们认为未来的战争确实会对“临近空间”飞行器有很大需求。现在的作战要求有更持久的监视能力,飞机、卫星和UAV仅仅能够满足部分的需要。“临近空间”飞行器能够在目标上空30.8千米处连续工作2个星期或1个月。如果能够解决价格和快速部署问题,未来“临近空间”飞行器将前景无限。
  


  APL开发的“临近空间”方案是将一个类似于气球形状的飞行器和传感器都装载在飞机或导弹上,用飞机或导弹将其运送到高空后释放。HARV将自行充气并启动它的太阳能电推进系统和传感器。HARV将作为一个超视距通信节点/中继或ISR平台,太阳能充电电池能够为HARV在某一特定区域进行昼夜工作提供能量。APL设想的飞行器运载方案解决了飞行器从地面飞入高空可能会遇到的问题,如遇到强风和破坏性的漩涡时飞行器的生存问题。
  APL的研究人员认为,可以使用不带战斗部的巡航导弹作为效费比适当的运载器,在几个小时之内可以通过巡航导弹或飞机将HARV快速部署到战区。APL的工程师认为HARV将是一种层流化飞行器,它能够使用电推进装置,太阳能板将集成在HARV的结构中以减少重量。另外,有很多现行技术可以应用于这个系统。
  临近空间机动飞行器位于科罗拉多州施里弗空军基地的美国空军空间作战实验室和空间作战中心,从2003年初就开始联合研制一种半自动的轻于空气的“临近空间机动飞行器”(NSMV)。该飞行器可以在“临近空间”空域长期活动,集卫星和侦察机的功能于一身,由地面遥控设备操纵,能完成高空侦察、勘测任务,也可用作战场高空通信中继站。
  2003年9月,空间作战实验室开始对NSMV原型机进行验证试验。这架原型机由美国JP航宇公司制造,被命名为“攀登者”(Ascender)。作为能够在近太空活动的新型侦察工具,“攀登者”的造价仅为50万美元,远远低于任何一种有人驾驶侦察机,还不到RQ-4“全球鹰”高空长航时无人侦察机的40%。
  “攀登者”外形呈V形,全长53米,宽30米,比一个棒球场还大。“攀登者”安装有两台由燃料电池驱动的螺旋桨推进器,并由GPS系统进行导航。飞艇舱内充氦气,自身携带的控制系统可以调节各舱室间的氦气容量,以进行空中机动。2003年11月间,未携带任何设备的“攀登者”被释放到30000米的高空进行初期验证试验,并在地面控制下返回基地。
  


  JP航宇公司还为“攀登者”飞行器进行了配载试验,携带45千克重的通信和监视传感器设备,并升入“临近空间”区域进行巡航试验,完成地面操作指令反应、地面指挥所控制下的转换飞行、点目标上空5分钟悬浮、降落、返航等试验任务。计划将在2005年5月进行“攀登者”飞行器的飞行试验。另外,下一阶段“攀登者”飞行器研制计划的具体要求是:在2005年年底前,在30000米的高空执行为期5天的军事任务。
  “战斗天星”飞行器“战斗天星”(Combat SkySat)也在通过演示验证试验。该飞行器第一阶段由美国航天数据公司制造,携带一个为美军PRC148手持无线电服务的信号转发器。目前美国尚未透露此型“临近空间”飞行器的更多细节。
  
  前景广阔
  
  “临近空间”飞行器既能比卫星和无人机提供更多、更精确的信息(相对于某一特定区域),节省使用费用,又能比通常的航空器减少遭地面敌人攻击的机会,具有良好的发展前景。
  美国空军预计在2006年内开始使用“临近空间”飞行器转发通信,但需要10年时间去研发其它航行器,以承担包括监视在内的更复杂的任务。空军评估了10种不同的航行器概念,可用于监视、情报收集和侦察,但没有计划在航行器上部署武器。目前美国空军正在开展以下几个方面的工作。
  第一,通过演示验证来评估实施“临近空间”方案的优势与劣势。一些专家认为可以在“临近空间”领域大展宏图,也有很多专家对此表示置疑。演示验证有助于进一步认清“临近空间”方案的可行性。其中一个尚待解决的焦点问题是如何使“临近空间”飞行器成为通信中继节点,用于近距离空中支援作战。
  第二,解决“临近空间”传感器如何与空间、空中、地上和海上平台上的传感器进行通信的问题,以确保所有的传感器都能够集成在一个可平稳运行的、具有互操作能力的网络中。
  第三,探索如何以最低的成本实现“临近空间”飞行器能力的最大化。为此,美国空军空间司令部(AFSPC)正在寻求从空间作战中心、空间和导弹系统中心、指挥和控制ISR中心和空中作战司令部得到帮助,并详细研究作战概念和技术解决途径。
  第四,积极引入工业竞争和改革,这样有助于制造出经济的、具有较强作战能力的“临近空间”飞行器。美国航天工业正在投入相当多的时间和精力,致力于探索“临近空间”领域。AFSPC目前已经考虑的“临近空间”飞行器是一种类似于气球或飞船的平台,同时他们也在寻求更多的复合型平台和其它途径。复合型平台综合了飞船和传统飞机的特征。
  第五,要求作战指挥人员详细说明他们期望从“临近空间”平台和传感器上获得的ISR能力,包括所有的近期和远期需求。
  [编辑/秦蓁]
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