高空气球原理及其可能的军事用途

顺着最近这场中美气球争议，来理一理高空气球的工作原理，发展历史和最近的技术进展，并探讨一下其潜在的军事应用。

为了说明这个问题，先要区别几个专业名词的不同：气球，是通称，指通过充满轻质气体而使球体能在大气中飘浮的东西；热气球，是通过加热空气使得球体比大气比重轻而漂浮的东西；飞艇，飞艇通过向艇体气囊中充入轻于空气的气体（如氦气等）升空，用发动机带动螺旋桨推动艇身，以艇尾尾面操纵航行方向。高空气球，是指在平流层飞行的无动力浮空器，其飞行高度一般位于平流层，是近30 年来逐步发展起来的进行高空科学观测或实验的一种运载工具。它的飞行高度虽然不如卫星，但却比飞机高得多，一般可达40~50km。

今天，这里讲的是高空气球。

世界上一些发达国家从六、七十年代起相继开始大规模的发展高空气球技术， 使气球成为一种与火箭、人造卫星等飞行器并驾齐驱的进行大气和空间科学研究的运载工具。高空气球的球体，大都用高压聚乙烯材料所作的球膜经热压熔焊制成，膜厚仅20μm 左右，其低温性能和抗拉伸强度却非常好。为提高载重能力，大型气球沿其母线还加有尼龙加强筋。球体形状多为自然形，采用所谓零压式，即在球体下部留有排气管使内外相通，压差为零，用以防止气球升空后球内压力增大把气球涨破。气球内部充以氢气，有的充以氦气。氢气的浮力大、价格低廉，但易燃易爆，必须在严密的安全措施下使用。氦气的浮力比氢气小，安全，但价格昂贵，不宜大量使用。气球的体积根据载重能力和升限的要求不同而定，载重量越大，升限越高，要求体积越大。一般，由几千立方米到几十万立方米，甚至超过百万立方米；载重量由几十公斤到上百公斤，甚至超过一吨；升限在35~45km，及至超过50km。

广义的高空气球包括传统的零压式自然形气球、大型超压气球、小型超压气球、红外热气球以及其他飞行于平流层的无动力浮空器。高空科学气球系统的构成包括球体、吊舱等，球体内充以浮升气产生浮力，切割器用在实验结束后分离球体。球体和系统分离后，由降落伞把系统的其余部分安全地降落到地面上，以便回收。角反射器的作用是反射地面雷达波以便于识别和跟踪，探空仪不断探测大气的温度、湿度、压力等气象要素，并由无线电发射机发回到地面，由地面测风雷达接收并记录，同时也便于地面雷达天线跟踪。信标机的作用是在吊舱等设备降到地面后发出无线电信号以引导回收人员进行回收。根据不同实验的需要，实验吊舱内可安装各种仪器仪表，并安装有遥测发射机、遥控指令接收机和相应的终端设备等。

利用高空气球进行科学实验，一般由制定计划、装配吊舱、设备调试、现场联调、气球发放、空中飞行、切割降落、地面回收等许多环节组成。

近年来，围绕对军用气球运用，一些国家付出了不少努力。除了在侦察、监视、通信、中继、运输等方面继续“挖潜”外，军用气球用于火箭发射、无人机群投送等方面的研究也在进行之中。

用气球传递信息历史久远。在我国，诸葛亮被重兵围困时用“孔明灯”报信的故事流传至今。如今，气球的这一功用得到大大拓展。不过，现在传递信息时，已不用纯粹通过气球自身“辗转腾挪”来实现，气球所起的作用只是空中平台，传递信息的事交给了它所搭载的各种载荷，如通信中继装置等。去年，美军在“雷云”演习中使用了8套高空气球系统。这种气球能飞到数万米的高空，除进行光电和电子侦察外，它的另一个重要作用就是作为通信节点确保信息传输顺畅，甚至能为远程精确打击火力提供瞄准信息。美军“雷云”演习中所用气球，它的升空高度很大。俄罗斯的系留浮空气球——“美洲豹”高空气球，能在不需任何技术维护的情况下，在空中停留一个月，可昼夜执行侦察和监视任务。在3000多米的高度，它能用所搭载的雷达发现方圆300千米内的低空飞行目标。

用于防空堪称气球的“神来之笔”。借助气球的升力，气球一度被用来布设“天网”。二战时期，迫于德国空军的压力，英军借助气球的拖拽力，在其中间横连铁索，铁索下悬挂铁丝，组成一道道空中屏障。这种气球防线，让德军飞行员难以达到理想的轰炸高度，有效降低了敌军轰炸效率。不仅是英军，日本、苏联、美国也曾建立过防空气球部队。只不过，因为气球体形庞大、易被攻击等，防空气球部队先后解散。科索沃战争中，面对以美国为首的北约部队的狂轰滥炸，南联盟在用“萨姆”防空导弹和高射炮进行防御的同时，也把气球这位“老将”请了出来。一番披挂后浮空气球上阵，在重要目标上空搭起了一道拦阻网。这些拦阻网，竟把射来的一些巡航导弹“挡”在了网外。

气球的随风而动，给人们留下了想象空间。19世纪40年代，奥地利与意大利交手，曾放飞了200个悬挂着炸药的纸质气球，打算让气球顺风飘向意大利军队阵地，达到轰炸目的。当然，“东风不与周郎便”，风向一变，奥军的计划就落了空。

第一次世界大战中，德国曾制作了大批“动力气球”——齐柏林飞艇，对协约国军队进行轰炸。可惜，这种行动缓慢的庞然大物，在灵活机动的飞机面前完全没有招架之功。二战中，日本决定动用“气球炸弹”。他们向美国方向释放了9000多个“气球炸弹”，指望它们能够顺风飘洋过海，在美国本土“大显神威”。然而，这些炸弹绝大部分在沿途“走散”了，一些成功“偷渡”者或未能爆炸，或只引发了一些森林火灾。

体积庞大、行动缓慢、游走不定、易被攻击……这些特点使气球在相当长时间内一直在战场的夹缝中生存。尤其是飞机等新型飞行器的出现，大大压缩了气球的用武之地。各种防空武器的出现，更使得气球的生存力大幅下跌。

如今，科技的进步给气球的运用又打开了新的大门。新材料技术的运用，使高空气球可以直达平流层，避开一些防空武器的威胁；导航系统与人工智能的应用，使气球能借力改变高度和方向，到达目标空域；系留气球的出现，使它能够在一个空域长期坚守，执行监视侦察任务；圆润的外形、塑料材质、缓慢的移动速度和无热辐射等特点，能在不少雷达“眼中”瞒天过海；释放方便、滞空时间长、性价比高，又顺应了“低成本作战”的特点和要求。

众多优长，加上预警雷达、光学红外设备、通信中继装备等载荷不断小型化和低能耗化，气球似乎正迎来发展的春天。有报道称，英国用合成纤维材料制作的一种智能气球，还能误导敌机将其判定为攻击目标，堪称“智能版”的防空气球。

军用气球发展的同时，对其反制的武器装备也在发展。有专家认为，其最大的威胁可能是激光武器。从这个角度来看，军用气球仍然会长时间地飘在战场夹缝中。

因此，这次中国高空气球，就算是侦察用途，也并不算过分，但越到了美国边境，毕竟是违背国际法的。美国将之击落，也不算非法。但中国这样做是否是一个威胁呢？

二战中日本的气球炸弹，就利用了一个特殊的气象条件。在中国和北美之间的北太平洋区域，盛行风属于西风。也就是说，风向是从西往东。特别是，在9000到1万米（3万到4万英尺）高空以上的这一太平洋区域，其风速达每小时240公里（150英里）或以上，如果从中国起飞，不用辅助动力，就可以在一天左右达到美国，北太平洋上空的气流规律可能将气球吹向西北的阿拉斯加，然后往西南方向经加拿大进入蒙大拿。

大多数气象气球会不断上升，达到10万英尺高度后，内外压差太大，气球就会散架，其装备通过降落伞方式落到地球。而只有使用特殊装置的气球，可以升高也可以降低其高度，以搭乘不同气流，去往不同方向，甚至还有辅助动力，能够进行转向和加速。中国这次的气球明显不是一般的气象气球，而是专用气球，虽然不是攻击性气球，但显示其具有转变为攻击性气球的能力。

一个比日本气爆球改进了的攻击性高空气球，其威胁性是很大的。而中美之间特殊的气象条件，使得这个廉价，恐怖的武器是中国的专利，美国没法用同样的方法反击中国。

设想一下，如果中美开战后，中国每日发射一万个气球炸弹，十天十万个，一百天就一百万个。一路都在10000米高空依自然风力巡航，不日接近美国后，上升到24000至37000米高度飞行，大大高于商业飞行的高度 – 民航机的飞行高度很少高于2万米的高度。即使是飞行高度最高的战斗机通常也不会飞越3万米的高度，这样不容易被飞机，或望远镜发现和拦截，因为其制作主要材料不是金属，很少反射波，具有雷达隐身性能，也不易被雷达发现。如此，美国本土上空飘着数以百万计的隐身气球炸弹，这些炸弹可以可控或自控地向目标攻击，使得整个美国本土处于恐怖之中。而发现，防守这些气球，需要耗费大量的资源，这个高度无法用高炮击中，用一颗上百万美元导弹击毁一个最多一万美元的气球，显然在经济上是无法持续的。而且在大气层击中一个巨大的气球（日本的就有直径十米，最近中国的侦察气球有一个足球场大，），可能只是穿了一个洞，不一定一弹击落。而且，作为攻击性廉价气球，肯定会用氢气而不是昂贵的氦气，击中后其中的氢气会爆炸，碎片不会如卫星那样在进入大气层过程中烧毁，而会如飞机似地散落，给地面人员设施造成伤害。

中国是在说，别以为我没办法对付你，如果逼人太甚，和我开战，我也有办法弄疼你，所以请冷静点，最好坐下来谈！