出品：科普中國
策劃：宋雅娟
監製：光明網科普事業部
據日本媒體報道，日本防衛省決定加快研製“高速滑空彈”，以備進行“島嶼防衛作戰”，主要用來打擊敵方大型水面艦只。與早先防衛省公佈的計劃相比，新發展計劃要求這種導彈提前到2026財年裝備部隊。據悉，日本所謂的“高速滑空彈”其實是一種臨近空間飛行的助推滑翔武器，具有飛行速度快、突防能力強、打擊精度高等諸多作戰優勢。
什麼是臨近空間的助推滑翔武器？
臨近空間又稱為亞軌道或空天過渡區，是指距地面20～100 km 的空域，包括了大氣平流層、中間層和小部分增溫層，具有巨大的潛在軍事利用價值。相較於航天空間和航空空間，在臨近空間部署的偵查平臺具有更高的安全性、更長的駐空時間、更大的有效載荷和更高的分辨率等優勢，可有效彌補航天系統過頂速度過快以及航空系統視野侷限性大、易遭受攻擊等缺陷，能夠實現空天地信息的有效銜接和中繼。
目前，世界軍事強國發展的臨近空間武器主要有有動力的吸氣式高超聲速武器和無動力的助推滑翔武器兩大類。儘管有動力的吸氣式高超聲速飛行器近年來取得了較大的發展，但由於其較助推滑翔高超聲速飛行器技術實現難度更大。因此，當前更接近武器實用化的可能還是無動力的助推滑翔武器。早在1938 年，奧地利科學家桑格爾首次提出了臨近空間助推滑翔飛行器研究方案。1948 年，中國著名科學家錢學森提出了一種能夠實現洲際飛行的火箭助推-滑翔機動概念高速飛行器。兩人分別創立了以其名字命名的助推滑翔飛行器彈道，即桑格爾彈道和錢學森彈道。
從基本原理上講，兩者都是利用助推火箭先使飛行器獲得初速度，使其進入外太空，達到最高點，然後下降進入大氣層。進入大氣層後，通過氣動升力效果在靠近大氣層的邊緣進行滑翔。錢學森提出的是一種平穩滑翔概念的彈道，桑格爾提出的則是一種跳躍滑翔彈道。
桑格爾彈道和錢學森彈道的區別 （圖片來自網絡）
目前哪些國家在發展高超音速滑翔武器？
臨近空間飛行器是在臨近空間區域內飛行並完成攻擊、偵察、通信、預警和導航等特定任務的飛行器。近年來，臨近空間武器受到諸多軍事國家的廣泛關注。目前包括美國、俄羅斯、印度、日本、德國等國在助推滑翔飛行器研究和試驗等方面已經取得了重大的成就。尤其是以美國、俄羅斯居於領先地位，已進行了多種型號的飛行試驗。
美國在冷戰時期進行了大量助推-滑翔技術的研究。但直到2003年，美國空軍和國防部聯合提出了“從本土實施武力發送與應用”技術驗證計劃，即“獵鷹”（Falcon）計劃。在“獵鷹”計劃框架下，美軍開發了HTV-1、HTV-2和HTV-3X等多種高超音速技術驗證機，並利用HTV-2在太平洋上空進行了航程7700千米、高度在大氣層邊緣、速度達20倍音速的飛行試驗。“獵鷹”計劃在美軍內部形成了強大的“示範”效應，美國陸軍、海軍、國防高級研究計劃局（DARPA）紛紛另起爐灶，研究適合本軍種的臨近空間助推滑翔飛行器。
蘇聯在高超音速技術上也做了大量研究工作，俄羅斯繼承了蘇聯的衣缽，在高超音速領域具有很強的研發能力。蘇聯解體後，俄羅斯便啟動了以“4202項目”，開展了代號為YU-70、YU-71的高超音速助推滑翔飛行器研製及試驗，並以此為基礎發展了“先鋒”高超音速助推滑翔導彈。“先鋒”高超音速助推滑翔導彈最大速度超過馬赫數20，可攜帶常規或核戰鬥部，射程達到洲際以上，採用陸基發射，是一型以高超音速滑翔飛行器為彈頭、以洲際彈道導彈為助推器的戰略級高超音速導彈。據報道，“先鋒”高超音速滑翔彈頭在飛行過程中能夠進行機動，對反導系統具有很強的突防能力。
美國HTV-2飛行試驗概念圖（圖片來自網絡）
俄羅斯YU-71飛行試驗概念圖 （來自網絡）
日本“高速滑空彈”技術原理及其挑戰如何？
據日本官方公佈的資料顯示，高速滑空彈是一種高超聲速滑翔武器，使用高性能火箭發動機助推到高超聲速，在敵方防空導彈射高之上進行高速滑翔，中段通過GPS/INS制導飛向目標區域，末段高速俯衝攻擊“敵艦”。從作戰構想看，高速滑空彈具有飛行速度快、突防能力強、打擊精度高等諸多作戰優勢。但就日本現實狀況來看，研發這種武器尚面臨一系列重大技術挑戰。
日本高速滑空彈作戰構想圖（來自網絡）
首先是熱防護技術。高速滑空彈的速度很高，即使在大氣稀薄的高空，氣動加熱也相當厲害，日本要成功研製高速滑空彈，必須得突破超高速飛行中的熱防護技術。考慮到日本進行過多次再入返回試驗，以及日本在材料科學上的積累，突破這項技術的問題不大。
其次是風洞及飛行試驗技術。高速滑空彈設計需要大量風洞試驗和實際飛行試驗的檢驗，日本的高速風洞倒是有一些，但是長期以來日本始終沒有裝備和研製過彈道導彈，更別說研製再入機動彈頭，實際飛行試驗可以說是一張白紙。要在短短的幾年內完成研製，光是確定高速滑空彈的氣動外形就是一個“攔路虎”。
最後是高性能固體火箭發動機技術。高速滑空彈所用的初始助推火箭不僅要求發動機比衝高、結構質量輕，還要使用多脈衝技術，滿足高速助推和高效滑翔的需求，日本在固體火箭發動機上積累深厚，“標準-3”Block IIA攔截彈的發動機部分就有日本的技術，只不過多脈衝固體火箭發動機對日本還是第一次，最終能否攻克這一技術還存在不確定性。
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