臨近空間飛艇

臨近空間飛艇，就是利用飛行器自身的浮力來克服重力，飛行的動力由太陽能電力系統提供。

它通過在氣囊內灌充非常輕的大量氦氣，使整個飛艇的密度比2萬米以下的空氣還小，因此維持兩萬米高度本身不需要額外的消耗動力。

介紹

臨近空間飛艇能長期待在一個地區上空，全面監控該地區交通、火災等，還能向警方提供必要的情報支援，由於高度比衛星低監控質量十分高，此外還能協調無線通訊。低軌衛星最大的不便就是需要繞地球飛行，不能實時監控某個地區，同步衛星則離地面太遠，監測質量不高。

首次放飛

2015年10月13日2點10分，中國首個軍民通用新型臨近空間平台“圓夢號”在內蒙古錫林浩特成功放飛。這是全球首次具備持續動力、可控飛行、重複使用能力的臨近空間飛艇飛行，也是首次向企業和個人用戶提供商業服務的飛行。

優勢

相對於飛機和衛星來說，臨近空間飛艇在性能上有三大優勢。第一是在同一地點的維持存在時間極長，第二是使用費用低，第三是探測能優勢明顯。這使它在通信中繼、對地監控、防空警戒上有著非常大的潛力優勢。

由於距離遠、功率有限，通信衛星的頻寬不僅昂貴而且資源緊缺。而現在的軍事偵察手段對於頻寬的要求正在越來越高，比如全球鷹這樣能實時發揮大量高清照片和視頻的戰略偵察機，只要幾架，就能在數千平方公里以內消耗掉所有的衛星通信資源；再增加數量，就只能擠占其它系統的份額了。

而臨近空間飛艇可以攜帶通信中繼設備，極大的緩解通信衛星的工作壓力。早在2003年，美國空軍的空間戰實驗室，就在名為“攀登者”的試驗飛艇上實現了三萬米高度的初期試驗。除了懸浮、降落、返航等基本飛行控制功能的驗證外，最主要的就是通過攜帶的45公斤重的通信和監視設備，完成通信中繼和對地監控任務能力的驗證。

技術難點

臨近空間飛艇有很大的軍用潛力，但是目前還受制於很多技術上的障礙，不能真正的實用化。目前最主要的難點在於材料、能源、動力/飛行控制三個方面。材料比較好容易理解，飛艇的骨架、氣囊、外殼這些部件都要越輕越好，因為它們都是死重，要擠占各種設備的重量。

尤其是飛艇在兩萬米高度時，空氣密度非常低，增重1公斤，就要至少10立方米以上的氦氣囊體積來維持平衡。高度越上升，載荷能力越差——從2萬米到2.5萬米，空氣密度從海平面的1/14急劇下跌到1/40。

其次是能源，由於要嚴格控制重量並維持長時間工作，因此飛艇的主能源系統不能使用消耗燃料的供能方式，也不能用一大堆電池——別說飛艇，純電動汽車現在人類都只能造出大玩具級別的東西。它只能依靠太陽能來發電，而現階段的太陽能發電板/薄膜效率都不怎么高。

從動力/飛行控制上說，2萬米高度上氣流一般很穩定，但風速較大，平均在10米/秒左右，最大能到40米/秒。飛艇由於自身體積特別大，因此受到風力作用形成偏航、沉浮、翻滾的趨勢也特彆強烈，要用很有限的重量和動力功率去克服這些問題，難度非常的高。

中國水平

在臨近空間飛艇領域，總體設計水平最高的是美國，材料水平最高的是日本，此次我國放飛臨近空間飛艇也並非全球首例。美國在21世紀以後投入了近百億美元規劃了數十個浮空飛艇項目，其中2007年後立項的臨近空間飛艇重點項目就有4個，陸海空三軍都有各自的獨立項目。在2005年時美國陸軍的HiSentinel飛艇就已實現超過2.26萬米高度的長時間持續動力飛行。

除開美國以外，日本在臨近空間飛艇的研究水平上也很高，尤其是在材料領域。事實上現在美國、歐洲的臨近空間飛艇關鍵的核心原材料，都大量依賴日本提供。比如臨近空間飛艇的蒙皮，必須使用多層複合設計才能同時滿足耐紫外線照射和大溫差、防止氦氣滲漏等多種要求；而承力層的材料，就必須採用重量極輕的高強度纖維來紡織布料。

目前最好的材料是PBO（聚對苯撐苯並二惡唑），能將PBO做成纖維、並工業化生產的，全世界範圍內只有日本。而日本所有PBO纖維的銷售，全部被美國所控制，基本全部用在了航天航空和飛彈製造業上。我國目前一些公司和高校已經能拿出PBO纖維的樣品，但性能有限而且距離工業化生產還有非常大距離。

2013年，哈工大、航天六院46所、科學院套用化學研究所等單位，聯合發表了關於臨近空間飛艇蒙皮的國內現狀分析和總結論文。明確表示，國內對於這方面的研製起步晚，而且現在真正投入研製工作的單位很少，產品性能和國外差距很大，重要原料全部依賴進口。

而國產材料的未來發展，目前還嚴重受制於基礎研發體系的不完善。比如我國目前沒有針對這方面建立起成熟、標準的試驗分析和表征方法，對於材料耐受紫外線、溫差、水蒸氣等條件後的性能變化機制搞不清楚，對於如何材料如何阻止氦氣泄露的機制也不清楚。