8月初,国内一份学术期刊《导弹与航天运载技术》发表了一篇论文,题目是《临近空间高速飞行器测控关键技术分析与总结》。作者单位是中国运载火箭技术研究院的“空间物理重点实验室”。按照论文中提供的信息,科学家们开发了一种系统,能够让地面控制站与高超音速飞行器之间,保持连续的通信,在高空飞行速度超过20倍音速的时候,通信联系依然不会中断。
这篇论文引起了境外媒体的高度关注。物体在大气层中飞行,如果达到了高超音速,它的外壳与空气剧烈摩擦,会在表面产生一个等离子体鞘层,其实就是空气被高温电离之后,在飞行器表面流动。但是和普通的气体分子不同,等离子体会反射、吸收和折射无线电信号,湍流作用加剧了这种效应。无论通信信号还是雷达信号在这个鞘层面前,都进不去出不来。高超音速飞行器的这个特点,就让指挥与控制成为一个巨大的难题,同样也让雷达探测变得异常困难。载人飞船返回时的所谓“黑障”就是这个原因。美国同样面临这个技术难题。按照美国国防高级研究计划局的想法,要组织太空探索技术公司等一批军火商,发射低轨道星座,探索用卫星来发现中国或者俄罗斯高超音速导弹的办法。那么中国科研人员这一次新突破的技术,是不是意味着中国能够探测美国发射过来的高超音速导弹呢?事情没有这么简单。
按照论文说法,作者开发了一种可以承受高速飞行的排汗冷却技术,通过喷出导电液体或气体,降低等离子体鞘层温度和电子密度,这样就可以减少“黑障”的影响。这种技术,要求飞行器本身主动采取一些措施。那么这种措施,肯定是为了和自己一方通信才使用的。论文指出,采用这种技术后,通过地面站、卫星和海上船只组成的高频通信网络,可以支持高超音速飞行器实时传输数据,那么就可以用来进行远距离态势感知,或者指挥飞行器精确降落到某个位置。如果飞行期间出现问题,地面控制人员还能随时发出指令,在预定区域内自毁。所以,这是一个留给自己人用的手段,假如想要通过卫星来监视对方的高超音速飞行器,对手是不会配合的。论文作者指出,经过多次试飞,已经建立了适用于临近空间高速飞行条件的高可靠测控通信能力。也就是说,这项技术给我们提供了一个有效手段,开发高超音速侦察机或者高超音速巡飞弹。
除了测控导弹,这样的技术还有什么用呢?显然,它会在民用领域发挥重要的作用。大家,知道民航客机有一个重要的性能指标,就是在整个飞行过程中一定要和地面保持无线电联系。假如我们用航班监控软件来监视一架民航飞机,就会发现,它实际上是在从一个雷达监视区飞往另外一个雷达监视区。中间是应该尽量避免进入无信号区域的。如果高超音速飞行器投入民航运行,它也应该遵守同样的要求。可是等离子鞘体的存在,让传统的地对空应答和通信手段都失去了作用。如果我们把一架亚音速民航飞船发射到了天上,在高速穿行于大气层的时候,无法探测精确位置,也没有办法和机组人员、机上乘客进行联系,只有等它进入了真正的宇宙空间,不再和大气层摩擦,或者等速度降低到一定的程度,不再产生等离子气体,通信联系才能恢复。这种情况,民用航空业是一定要避免的。因此中国航天科研部门的这项成就,也把高超音速客机从理论向实践又推进了一大步,是一项真正的军民两用高技术。