临近空间军事应用与探测方法简介

摘要

临近空间是指距地面20-120千米的空域,人造地球卫星和普通航空器都无法在该空域运行.但随着战略战术的需求和技术的发展,世界各国纷纷认识到临近空间巨大的开发价值.临近空间飞行器具备全天候、全天时工作能力,能方便快速地在特定时间、特定空间部署,而它的飞行高度是目前大部分的防空系统难以企及的,本文概述了临近空间飞行器用来做侦察监视平台、通信中继平台、装备兵力投送平台、作战武器和探测设备的搭载平台的优势和发展现状.临近空间涵盖的空间位置比较复杂,包括平流层、中间层和热层底层,同时又包含了整个臭氧层和电离层D层和E层.其下层受对流层大气活动影响比较明显,而上层主要受到太阳辐射和宇宙射线的影响.在整个临近空间中,各种影响因素相互作用,气象要素分布复杂.本文基于COSPAR国际参考大气CIRA-1986简要分析了临近空间一些气象要素的分布特征:温度变化大,低值较低,风速大,随高度变化大,有明显年际变化,个别区域变化比较剧烈,对于日变化尚未有深入研究.电离层是分层大气结构中的一个部分,其实际形态是一种受扰动的分层结构.电离层低层电子密度变化较大,呈现出量级变化.其中,60-80Km为D层,是多原子离子的稀薄层,浓度仅为102-104/cm-3,受太阳辐射影响大,白天产生晚间消失;90-120Km是E层的下部,电子浓度中等.电离层对通讯的影响非常大,决定了高频电波的可用频率.本文根据IRI-2007模式计算的南京地区某天的电子浓度变化,以此为例来说明了临近空间包含的电离层的概况.同时,宇宙射线和臭氧的影响使得对在临近空间工作的飞行器通信、材料方面的影响复杂.为了满足研究应用的需要,目前已发展了很多的探测方法,有以各种雷达和干涉仪等探测手段为主的地基遥感、主要包括一些高层大气探测卫星和掩星方法探测等方法的卫星遥感探测和以气球火箭等为代表的原位探测方法.本文主要介绍了其中一些探测方法的探测原理和探测高度,并简述了我国已进行了的部分工作.