1 HAPS簡(jiǎn)介

100km處的卡門線被普遍認(rèn)為是空域和太空的分界線。民用航空交通和大多數(shù)軍用航空的上限是18km(少數(shù)無人機(jī)可達(dá)到20km的高度)，衛(wèi)星的最低實(shí)際軌道在大約160km的高度。距地面20km到100km的區(qū)域，被標(biāo)記為“近空間”（也稱為亞軌道）。這一空間既不屬于航空范疇，也不屬于航天范疇，但對(duì)于情報(bào)收集、偵察監(jiān)視、通信保障以及對(duì)于對(duì)空對(duì)地作戰(zhàn)而言，卻有著較好的發(fā)展前景。目前研究人員對(duì)這個(gè)區(qū)域使用較少且探索不足，研究人員面臨的挑戰(zhàn)是如何讓這個(gè)巨大的、少有人涉足的空間為人類所用。18km到160km的高度范圍還可細(xì)分為不同層次，每一層都因其特定的物理?xiàng)l件而對(duì)該空間的飛行物有著不同的限制。

高空平臺(tái)系統(tǒng)（HAPS）能夠在近空間飛行幾分鐘或幾小時(shí)到幾周、幾個(gè)月甚至幾年。由于它們的速度和高度不足以實(shí)現(xiàn)環(huán)繞地球軌道飛行，它們的飛行通常被稱為亞軌道飛行。HAPS利用弱平流層風(fēng)和高空太陽能，在近空間范圍內(nèi)飛行而不影響正常的航空交通。隨著新興和突破性技術(shù)取得了重大進(jìn)展，現(xiàn)在發(fā)展HAPS成為可能。HAPS成功的關(guān)鍵在于它使用了重量輕且穩(wěn)定的材料以及小型化的組件、耐太陽和紫外線輻射。HAPS主要有兩類:輕于空氣(LTA），如氣球或飛艇；重于空氣(HTA)，如飛機(jī)。

HAPS的能源供應(yīng)首選是使用堅(jiān)固的太陽能電池板和最先進(jìn)的電池來生產(chǎn)和儲(chǔ)存白天產(chǎn)生的能量，用于夜間作業(yè)、有效載荷以及平臺(tái)的推進(jìn)。然而，在秋季、冬季或高緯度地區(qū)，太陽輻射量的減少給HAPS帶來了一些限制。

2 HAPS主要應(yīng)用和服務(wù)

一般來說，HAPS提供的應(yīng)用和服務(wù)，飛機(jī)或衛(wèi)星也能提供。然而，HAPS的優(yōu)勢(shì)在于它的工作高度和特殊設(shè)計(jì)，它綜合了飛機(jī)(包括無人機(jī))的靈活性和衛(wèi)星的耐久性。

HAPS應(yīng)用發(fā)展主要集中在空中通信、電話和互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)、廣播電臺(tái)、地球觀測(cè)，包括天氣觀測(cè)和遙感。它們也可以作為定位、導(dǎo)航、計(jì)時(shí)、數(shù)據(jù)增強(qiáng)、研究或科學(xué)實(shí)驗(yàn)的平臺(tái)。此外，它們還可以作為中繼站，連接空中、臨近空間和太空中的各種伙伴。

3 HAPS系統(tǒng)最新動(dòng)態(tài)

Zephyr高空平臺(tái)系統(tǒng)由空客公司研發(fā)，最近在試驗(yàn)中打破了自己最長(zhǎng)飛行時(shí)間的世界紀(jì)錄。這是一架正在創(chuàng)造續(xù)航飛行世界紀(jì)錄的軍用無人駕駛飛機(jī)。

美國陸軍目前在試驗(yàn)Zephyr高空平臺(tái)系統(tǒng)的高空情報(bào)、監(jiān)視和偵察能力。自2022年6月15日以來，超長(zhǎng)續(xù)航能力的Zephyr高空平臺(tái)無人機(jī)已經(jīng)在平流層飛行了50多天，仍在繼續(xù)飛行，打破了之前26天的紀(jì)錄。目前，它仍然在亞利桑那州尤馬試驗(yàn)場(chǎng)的上空，直到天氣條件“理想”時(shí)降落。

Zephyr在此次實(shí)驗(yàn)中創(chuàng)了許多記錄：首次進(jìn)入國際空域，首次在水上飛行，使用衛(wèi)星通信控制連續(xù)飛行時(shí)間最長(zhǎng)，距離發(fā)射點(diǎn)最遠(yuǎn)，可攜帶商業(yè)現(xiàn)貨的有效載荷。

Zephyr是世界領(lǐng)先的太陽能-電力平流層無人機(jī)系統(tǒng)(UAS)，翼展25米，重量不到75公斤；

已經(jīng)飛入平流層并打破多項(xiàng)世界紀(jì)錄的Zephyr是空中客車公司目前開發(fā)的創(chuàng)新產(chǎn)品；

Zephyr將為商業(yè)、機(jī)構(gòu)和軍事客戶帶來新的視覺、感知和連接能力；

Zephyr依靠太陽能電池在白天充電，為夜間飛行提供動(dòng)力。

4 HAPS應(yīng)用于軍事的優(yōu)勢(shì)

HAPS的主要優(yōu)點(diǎn)是比衛(wèi)星更接近地球，比飛機(jī)在特定區(qū)域的待機(jī)時(shí)間更長(zhǎng)，這應(yīng)該會(huì)引起軍方的興趣。從歷史上看，軍方非常清楚高空的優(yōu)勢(shì)，并推動(dòng)了相應(yīng)的技術(shù)發(fā)展，如氣球、飛艇、飛機(jī)和衛(wèi)星。

HAPS的實(shí)用性使得它適用于遠(yuǎn)征作戰(zhàn)、區(qū)域外部署或救災(zāi)行動(dòng)。由于HAPS能夠靈活、及時(shí)和快速的部署，因此在行動(dòng)早期它成為部署的最佳選擇。在這些情況下，它們可以用于在缺乏衛(wèi)星覆蓋的地方提供戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)感知。地面基礎(chǔ)設(shè)施容易成為攻擊目標(biāo)，但HAPS僅需要較少的地面基礎(chǔ)設(shè)施，并且HAPS的專用地面基礎(chǔ)設(shè)施通常具有高度的機(jī)動(dòng)性，因此這些系統(tǒng)比傳統(tǒng)飛機(jī)具有更大的靈活性。

HAPS具有一定的優(yōu)勢(shì)，可以在目標(biāo)選擇過程為軍方提供支持。一般來說，在近空間飛行的物體可能受益于空間飛行和航空的特殊優(yōu)勢(shì)。HAPS所處的同溫層是比飛機(jī)和衛(wèi)星更便宜的有利位置。HAPS可能是近地飛行物體和空間軌道衛(wèi)星之間的聯(lián)系，并可能補(bǔ)充地面和衛(wèi)星服務(wù)，如通信和地球觀測(cè)。

此外，它們?cè)趹?zhàn)術(shù)層面也是有優(yōu)勢(shì)的。HAPS還可以作為戰(zhàn)術(shù)偵察機(jī)的替代品或補(bǔ)充，因?yàn)樗鼈兛梢酝Ａ粼跀橙朔揽障到y(tǒng)的范圍之外，并作為衛(wèi)星和地面系統(tǒng)之間的中繼，如超視距無人機(jī)作戰(zhàn)。它們可縮小由于山區(qū)或城市地區(qū)缺乏兵力或地理限制而造成的能力差距。

HAPS的主要軍事用途可能是支持通信部門以促進(jìn)數(shù)據(jù)交換(包括廣播和中繼)，并在集成網(wǎng)絡(luò)或云服務(wù)中提供附加組件，以及支持情報(bào)、監(jiān)視和偵察任務(wù)。HAPS可在電磁工作范圍內(nèi)提供其他服務(wù)，如通信干擾或全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)干擾。特別是在通信服務(wù)方面，HAPS可與無線地面通信服務(wù)和低地球軌道衛(wèi)星群媲美，并作為它們的補(bǔ)充。

利用HAPS可實(shí)現(xiàn)以較低成本獲得更大的靈活性，因此其未來的軍事用途值得關(guān)注。

審核編輯：郭婷