臨空飛行器應用國內案例介紹

　　中投產業研究院發布的《2022-2026年中國臨近空間飛行器深度調研及投資前景預測報告》指出，基于高空科學氣球較高的技術成熟度，臨近空間飛行器應用已有案例以高空氣球為主，主要應用方向為空間科學和大氣科學的探索，除此之外還包括臨空投放與發射、通信服務、新技術驗證試驗、臨近空間載人觀光等。

　　青藏高原北緣亞洲對流層頂存在氣溶膠層（ATAL），氣溶膠以粒徑小于0.25μm的小粒子為主，最大數濃度出現在對流層頂16-17km附近。ATAL自2011年被發現以來，其形成機理、氣溶膠構成和來源成為科學家關注和爭論的熱點問題。

　　為研究這些科學問題，中國科學院大氣物理研究所與中國科學院空天信息創新研究院等單位合作，于2018-2020年先后在青藏高原格爾木和大柴旦開展5期基于長航時平流層高空氣球的原位平飄大氣綜合觀測試驗，氣溶膠廓線為其重要測量要素之一。研究人員基于數值模擬揭示了氣溶膠粒子的2個主要區域來源：一部分來源于邊界層的污染物可通過喜馬拉雅山南麓的強對流區直接垂直輸送；另一部分氣溶膠粒子來源于亞洲夏季風區內由對流層上層向平流層下層沿等熵面的螺旋上升運動。具體研究Raikoke火山（48.292°N，153.25°E）噴發產生的氣溶膠傳輸到觀測位置。雖然火山氣溶膠排放量較大，但由于南亞高壓在水平方向上的傳輸屏障作用，火山氣溶膠并未完全掩蓋ATAL信號。這項青藏高原上空大氣研究的重要成果于2020年發表在國際專業學術期刊。

圖表　ATAL氣溶膠粒子傳輸通道示意

注：紅色地點為大柴旦觀測點

資料來源：中投產業研究院

　　臨近空間太陽能無人機效益分析

　　中投產業研究院發布的《2022-2026年中國臨近空間飛行器深度調研及投資前景預測報告》指出，基于太陽能無人機的臨近空間通信系統可在應急通信等領域發揮重大作用，社會效益顯著。還可向公眾及企事業單位提供廣泛的通信服務，形成對現有通信基礎設施體系的有益補充，并能夠有效帶動與其相關聯的上下游產業發展。

　　一、社會效益巨大

　　在地震、泥石流等重大自然災害中，通過臨近空間太陽能無人機可實現快速反應，構建應急信息保障體系，短時間內恢復災區通信能力，能夠滿足了解災區實時情況和救援的需求，防止恐慌情緒和不實信息擴散，便于救援工作策劃和開展。

　　在南海島礁、青藏高原山區等偏遠地區布設基于太陽能無人機的臨近空間通信系統，可填補相關通信覆蓋空白，為及時了解當地有關情況，開展防止非法越界、保衛邊疆、宣示主權等相關工作提供信息支撐。

　　在大型體育賽事、集會等活動中，基于太陽能無人機的臨近空間通信系統可有效滿足活動開展期間的通信保障需求，解決因人群聚集導致的區域內通信流量激增、通信質量下降問題。

　　二、具有潛在的經濟價值

　　基于太陽能無人機的臨近空間通信系統在投資運營方面的主要優勢包括：

　�。ㄒ唬┙ㄔO周期短、可快速形成能力。系統中單架太陽能無人機配合相應的地面設備即可獨立執行任務。后續可通過在運營過程中的“自發造血”形成滾動發展，從而根據實際用戶需求擴大建設規模。

　�。ǘ�）初期投資成本小、收益見效快。單架無人機價值在1000萬左右，初期投入千萬量級的資金即可開展系統的初步建設運營。單機投入運營后便可創造經濟效益。

　�。ㄈ�）場景適應性強、服務內容廣泛。系統可基于無人機的快速到達、靈活部署能力，實現用戶需求快速響應，滿足受災地區、遠海、山區、沙漠、人群聚集區域等各類特殊任務場景需求。提供互聯網接入、語音通信、AIS信號接收、SOS信號接收等各類服務。

　　在商業模式上，可通過出售全系統產品、提供信息服務、與運營商聯合運營等多種方式實現盈利，并可與“一帶一路”沿線國家（尚未建設有完備的通信基礎設施）開展合作，構建空中信息走廊，在創造經濟效益的同時，也具有顯著的戰略價值。

　　三、有力帶動上下游產業發展

　　基于太陽能無人機的臨近空間通信系統建設，一方面可牽引臨近空間太陽能無人機平臺發展，另一方面牽引通信終端研發行業發展，促進通信載荷小型化，進而降低對衛星、地面通信系統的載荷能力需求或在同等載荷能力下實現更強的通信功能。

　　基于太陽能無人機的臨近空間通信系統的加入以及空天地一體化通信網絡的構建將提供更多樣化的通信及互聯網服務，有效降低系統成本，便于推廣普及并帶動整個通信服務行業的發展。

　　臨近空間飛行器細分領域展望

　　人類技術發展趨勢與人類認知世界的方式息息相關，在這個過程中，框架式的思考邏輯是資源有限的情況下，最大限度覆蓋所有未知領域的方法。而隨著技術的延伸和精細化進程，研究框架會越切越細，相鄰的研究領域也會出現交叉，進而誕生更多的商業應用將這些領域的價值開發出來。所以在過去的空間技術領域，從自然環境上最容易將空間切分成兩類，一類是大氣層內環境，另一類就是空間環境。因為二者自然環境的極大差異，導致這兩類空間技術發展出了截然不同的外在表現。但是一如所有行業發展趨勢，空間技術也存在逐步精細化的過程，存在不同領域相互交叉的問題。而臨近空間，就是在這樣一個背景下，逐步凸顯巨大商業潛力的板塊。

圖表　臨近空間飛行器細分市場需求

資料來源：中投產業研究院

　　中投產業研究院發布的《2022-2026年中國臨近空間飛行器深度調研及投資前景預測報告》指出，對流層及平流層底部內主要依賴航空技術，太空環境主要依賴航天技術。對于前者來說，常規航空技術非常依賴相對濃厚的大氣，但也正因為大氣環境濃密，飛行阻力非常大，導致常規航空技術難以實現高超音速。對于太空環境來說，空氣極端稀薄，空氣阻力極低，所以衛星等航天器維持在軌狀態消耗的燃料較少，可以保持航天器擁有較高壽命。但是對于夾在二者中間的臨近空間來說，既無法應用傳統航空技術，也無法應用傳統航天技術。在過去高超音速飛行因為眾多尚未完全攻關的關鍵技術，導致無法實現大規模商業應用，但現在相應的問題已經得到了極大改善，進而也使臨近空間具備了更多的商業價值。