流浪氣球:防空防空,十防九空_風聞
老和山下的小学僧-老和山下的小学僧官方账号-科学普渡众生,此谓“科普”04-06 20:37
很多人習慣從遊戲思維去理解武器參數,比如防空導彈射程100公里,那就一定可以擊落100公里內的目標。實際上,打空中目標(防空)是一個很隨緣的工作,以至於很多事情都能讓人大跌眼鏡。
防空領域有句俗話,“防空防空,十防九空”,至少在前些年,這句半真半假的玩笑話是絕大多數國家防空水平的真實寫照。
飛得高是王道
高度永遠是空中對抗最核心的主題之一。
100公里以上的高度,屬於中段反導的地盤,基本原理就是先計算出對方彈頭的飛行軌跡,然後發射己方導彈去預定地點攔截,本質上就是兩門大炮在太空對轟。這話題已經説了好幾回。
20~100公里的高度,屬於臨空飛行器或高速飛行器的地盤,一方面空氣稀薄方便飆速,另一方面還能利用稀薄空氣實現拐彎或衝浪,讓對方無法計算飛行軌跡,是當前對抗比較激烈的領域。這話題也已經説了好幾回。
20公里以下的高度,就是傳統防空的勢力範圍,雷達鎖定,導彈追上,沒啥取巧的,全憑硬功夫。這話題説得比較少。
5公里以下的高度,終於輪到單兵防空導彈了,因為射程實在太短,通常只有目標飛過頭頂時才能出手,所以埋伏的時候需要點運氣。這話題説得也比較少。
防空這樁事內容實在有點多,接下來,咱們就聊一聊50公里左右的事情。
平流層飛行器
不管是導彈火箭,還是飛機氣球,能把東西送到50公里高度的國家,掰着指頭就能數得過來。如果想更進一步,在50公里打下點東西來,那就只剩大流氓能辦了。
可即便是大流氓出手,在高空辦事也是個很費勁的活。我們經常在電影裏看到導彈追着飛機滿山跑,這場景倒也不算完全不對,但只限低空區域和粗壯的地空導彈。
導彈一旦垂直往天上飛,消耗燃料是驚人的,往往是瞄哪就只能打哪,不會有充裕的燃料供導彈在高空漫天飛舞,本質上,這種防空導彈就是一枚大號的子彈。
舉個例子,1.5噸的戰斧巡航導彈,帶着幾百公斤的戰鬥部,可以平着飛2500公里,而同樣1.5噸的標準3防空導彈,飛到150公里高空就只剩一枚小小的攔截彈了,無法做大範圍的機動,前後射程不過才500公里。
順便説一下,美國標準3防空導彈雖然可以接100公里以上的反導業務,但是卻不能在50公里高度幹活。因為標準3的攔截部分完全沒考慮氣動外形,最前端的紅外探測器就是個實打實的圓柱體(下圖黃色部分),沒法在有空氣的地方高速飛行。

100公里以上的一般叫“反導”,剩下的通常叫“防空”。防空家族裏不得不提的愛國者3防空導彈,大名如雷貫耳,其實射高只有30公里。別笑話人家,這個高度已經是頂級防空導彈的普遍水平了。
防空導彈的工作過程大致如下:先是由地面雷達跟蹤目標,引導導彈飛到目標附近,然後導彈開啓自身的搜索裝置鎖定目標。
不過高空空氣稀薄,防空導彈的舵面控制力大幅下降,再加上導彈飛這麼高,燃料也不會很多,所以發射前必須要瞄得準準的,最好是把導彈拉到氣球正下方發射,這絕對不是一件輕鬆的事。
也就是説,30公里到100公里之間的高空,在很長一段時間內是防空的空白地帶,直到薩德的出現。
薩德導彈的紅外探測器(下圖藍色部分)明顯比標準3帥氣多了,完全可以在稀薄空氣裏高速飛行,攔截高度覆蓋了傳統防空和反導之間的空白區域,也就是大約40公里到150公里之間。

不過,薩德不是誰都能造的,估計就那麼兩三家吧,而且也不會廉價到可以到處部署。換句話説,即便在大流氓家裏,50公里的高度依然存在着大量防空漏洞。
所以,在很早之前,就有人想在幾十公里高的平流層搞點事情,於是,“平流層飛行器”應運而生。
流浪氣球
2023年2月,中國民用高空氣球因不可抗力進入美國上空,引得美國媒體反覆炒作,一度上升到外交層面。
其實高空氣球失控到處飄是很常見的,有些是繩索斷了,有些是動力系統故障,當然也有外國氣球飄到我國領空的。比如,2019年一個具備功力的某國高空偵察氣球進入雲南上空,殲-10C戰機果斷升空,用一枚PL-10空空導彈順利完成任務,一樁小事,都沒怎麼上新聞。
這次美國空軍高調擊落氣球,反而讓軍迷對高空氣球的突防能力產生了興趣,一大波討論蜂擁而至。
這事説起來還有點心塞,人類科技發展至此,最便捷、最低成本的長時間滯空方式仍然是氣球,30公里往上的高度甚至只能是氣球。
空氣越稀薄,浮力就越小,為了產生足夠的升力就要足夠的體積,而體積意味着重量,體積帶來的升力最終會和自身重量平衡,這時,氣球就算做得再大也不會上升了。主流高空氣球可以飛到20公里~30公里,再往上就得看真功夫了。
以日本JAXA為例,這哥們兒早在2002年就把氣球放到了53公里的高度,但只能攜帶10kg載荷。2013年JAXA把高度記錄刷到了53.7公里,氣球直徑達到了60米,體積8萬立方,而如此龐大的氣球,薄膜材料僅僅0.0028毫米。
美國NASA也沒閒着,用0.01毫米的薄膜做了一個叫“big 60”的超級大氣球,體積高達170萬立方,把700公斤的設備送到了49公里的高度。
我國的高空氣球技術也比較成熟,30公里~40公里已是家常便飯,載荷還不低,50公里的門檻也摸到了。
看得出來,像這種飄到50公里的龐然大物,雖然能無視大部分防空導彈,但在天上似乎不會很靈活,真要用作軍事用途,也幹不了多少活,所以大多還是民用科研為主。
順便提個醒,高空氣球充的是氦氣,這玩意兒可不便宜,一立方要好幾百,這種動輒十幾萬立方的氦氣球,成本可不低哦,完全值一枚導彈。

相比來説,30公里高度是性價比最高的。
一方面,要打下來仍然非常困難,氣球的雷達反射信號很小,而且移動速度慢,很容易湮沒在背景噪音中,從而被多普勒雷達忽略,另外,氣球不發熱,紅外搜索也很麻煩。就這情況,説十防九空都算客氣了。
那麼,激光武器怎麼樣?這話得分兩層説,目前激光武器的有效作用距離都不算遠,而且受天氣影響嚴重,能不能打下那麼遠的氣球還有些爭論。但是從長遠來説,如果氣球的威脅越來越大,那麼與之對應的反制措施也會水漲船高,相比導彈來説,激光當然是一個更好的選擇。
不過就目前的情況看,中美都不約而同採用了導彈擊落氣球,説明當前的激光武器並沒有那麼利索。退一步説,即便未來激光武器打利索了,氣球也不會束手就擒,比如,可以嘗試在表面鍍一層反光膜,如果再考慮天氣因素的話,估計還是氣球佔優勢。
30公里不但難打,而且升力勉強還能湊合,氣球上可以裝不少東西,比如動力裝置,可以慢慢悠悠滿世界跑,順便再帶個攝像頭、雷達啥的,用來中繼通信、偵查都不錯。
所以,有出息的大流氓都致力於研發30公里的高空氣球或其他類型的平流層飛行器。美軍甚至在一份報告中明確了此類近空間飛行器在情報收集、情報傳輸、快速反應等方面的軍事價值。
各位注意,下面我就單純轉一則新聞。
2022年9月30日,中國科學院空天信息創新研究院在青海完成載重能力1.2噸、飛行高度30千米的重載高空氣球飛行演示驗證試驗。噸級能力的重載型高空氣球平台的成功研製,表示更多尺寸大、重量重的載荷可以搭載進入臨近空間開展科學實驗,特別是為一些大尺寸無人機、火箭等的空基發射提供了一種理想的運載平台。本次試驗隸屬於空天院承擔的中國科學院A類戰略性先導專項。
注意關鍵詞:為火箭的空基發射提供了理想平台(火箭和導彈的區別大家都清楚吧?)。
再多的信息就不説了,放一張照片吧!

20公里的事更重要
三五十公里的事情先聊這麼多吧。其實現階段防空的關鍵還是20公里以下的事情,畢竟幾乎所有的戰鬥機、轟炸機、無人機、巡航導彈、滑翔炸彈、制導炮彈都在這個範圍內混。
那麼問題來了,就中美這種級別的選手,20公里內的事情辦得怎麼樣了?是否仍然是“十防九空”呢?這事兒主要取決於雷達水平,而雷達的保密級別,本僧強調了可不止一回了,少打聽哦~