五角大楼是否击落了无害的业余无线电探空气球?

小型研究气球数量激增,增加了空中误判身份的可能性——以及更严格的监管

White weather balloon floating against dark blue sky

一个研究气球在蓝天中漂流。这类气球可以有各种形状、尺寸和功能,并且可能是近期一系列不明飞行物遭遇事件的罪魁祸首。

2023年的不明飞行物“大猎杀”始于一声巨响——实际上是几声。美国战斗机在二月初在南卡罗来纳州海岸附近击落了一个中国间谍气球。随后的几天里,又有三个不明飞行物在阿拉斯加、育空地区和休伦湖上空被击落。但上周晚些时候,情况显然以一声叹息结束,美国和加拿大官员暂停了对后三个物体的残骸进行回收和研究的工作,此前美国总统乔·拜登表示,他们认为这些物体与中国广泛的空中监视行动无关。

尽管现在官方搜索已经结束,可能永远无法确定,但有充分理由相信,至少其中一个不明飞行物实际上已不再“不明”。间接证据表明,在育空地区上空被击落的物体可能被称为“皮可气球”,这是一种用于海拔20,000到50,000英尺之间基本大气探测的气球。

一个名为“K9YO-15”的银色、32英寸宽的皮可气球,由业余无线电爱好者团体北伊利诺伊瓶盖气球旅于2022年10月从芝加哥北部的一个自然保护区发射,购买价格不到15美元。它悬挂着一个10克(0.35盎司)的有效载荷,其中包括一个无线电追踪器、一个太阳能电池板和一根长天线。其业余爱好者操作者说,大约123天后,在2023年2月11日,K9YO-15第七次环绕地球飞行时,他们在阿拉斯加与育空地区边境附近失去了与皮可气球的联系。同一天,一架美国F-22战斗机在同一大致区域使用一枚价值近50万美元的响尾蛇导弹击落了一个不明飞行物。此后,就再也没有收到K9YO-15的消息。


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然而,无论任何单个物体的身份如何,更重要的问题仍然存在:用于科学研究的无害气球飞行是否能与美国和其他国家对潜在敌对入侵主权领空的新高度警惕共存?或者,例行的气球载研究的宽松时代是否已经结束?

需求:“更清晰的规则”和“共同的全球规范”

中国间谍气球的侵入事件——以及随后击落的三个不明飞行物——非常严重,以至于引发了白宫总统拜登在2月16日发表的公开讲话

拜登说:“我们尚不完全清楚这三个物体是什么。” “但目前没有任何迹象表明它们与中国的间谍气球计划有关,或者它们是来自……任何其他国家的监视飞行器。” 相反,他说,美国情报部门的评估是“这三个物体很可能是与私营公司、娱乐或研究机构相关的气球,用于研究天气或进行其他科学研究。” 尽管如此,他补充说,“我下令击落这三个物体,原因是它们对民用商业航空交通构成危害,而且我们不能排除其对敏感设施的监视风险。”

拜登在讲话中还呼吁制定“更清晰的规则”,以说明美国将如何处理需要采取行动和不需要采取行动的不明物体。此外,他要求国务卿建立“这个基本上不受监管的空间中的共同全球规范”。

美国联邦航空管理局在接受大众科学采访时表示,该机构对美国运营商安全执行无人驾驶自由气球飞行有全面的规定。

除其他事项外,这些规定要求气球配备雷达跟踪设备,并且其操作员必须在发射前和发射时通知美国联邦航空管理局。此外,操作员必须监控和记录气球的航线,根据要求向美国联邦航空管理局提交位置报告,并通知美国联邦航空管理局气球下降的时间和预计轨迹。

这些规则对于确保高空气球的持续运行至关重要,高空气球在收集天气预报和气候监测的精细实时数据方面发挥着关键作用。根据联合国世界气象组织(WMO)上周发布的声明,每天发射近1000个装有电池供电传感器的气象气球。它们翱翔几个小时,然后在高空爆裂,并通过降落伞将数据丰富的有效载荷空投回地球。

业余爱好者发射皮可气球的数量更难获得。但根据高空气球专家、美国宇航局马歇尔太空飞行中心火箭工程师比尔·布朗的估计,世界各地的学生组织和业余无线电团体每年至少发射数百个皮可气球,其中大多数来自美国和欧洲。“在全球范围内,每天大约有20到30个业余无线电皮可气球在飞行,每天大约有三到四个穿越北美,”布朗说。

监管高边疆

拜登呼吁制定更清晰规则的必然第一步是美国政府更好地了解天空中已有的物体。三个不明飞行物的探测和摧毁表明了这一点,因为据报道,这些事件是由中国气球引发的北美航空航天防御司令部(NORAD)雷达系统的变化引发的,这些变化使其对较小的物体更加敏感。

“我预计任何有意义的[监管]变化都将源于[美国政府的]编目,安全是评估什么需要或不需要新的或修改的法规的驱动原则,”道格拉斯·马尔纳蒂说,他是一位新泽西州的业余无线电操作员,发射皮可气球。

在中国南卡罗来纳州海岸附近被击落的中国间谍气球非常巨大:它有三辆公共汽车那么大,携带了2000多磅的情报收集仪器。相比之下,马尔纳蒂指出,皮可气球只不过是一个超大的聚酯薄膜派对气球,能够携带几美分的重量。他说,显然有一个尺寸范围需要考虑,皮可气球可能太小——或者说威胁太小——以至于不值得进行有意义的监管变更。

“它们与绑着一分钱的派对气球一样无害,”马尔纳蒂说。“派对气球经常被意外和有目的地释放。因此,我认为我们不会看到F-22战斗机每次都将它们从空中击落。”

印第安纳州诺布尔斯维尔市一家为科学家和业余爱好者制造和维修各种高空气球设备的StratoStar公司总裁兼创始人杰森·克鲁格说,气象气球和其他较大的充气物更有可能引起监管机构的新审查。例如,他说,发射一个相当大的气球可能很快就需要向美国联邦航空管理局提交所谓的航空任务通知(NOTAM)——这种预防措施以前被认为是大多数发射的可选项。

克鲁格说:“如果你看看航空业的早期,你就可以看到监管对创建一个现在具有出色安全记录并允许我们环游世界的行业的影响。” “在过去的10年中,我们已经看到我们的大气层在各个层面的使用呈指数级增长,从靠近地面的无人机,到云层中的新型飞机,再到每天发射到轨道的航天器。继续制定新的法规以确保我们天空的安全是理所当然的。”

发现间谍

除了更新的法规外,另一个有希望的途径是区分间谍气球的可能飞行剖面,间谍气球往往比目前用于科学研究的绝大多数气球更大、飞得更高、更远。

诚然,做出这种区分并不总是那么简单。例如,虽然皮可气球体积小且超轻——这两个特点似乎与间谍气球不符——但正如环球旅行的K9YO-15所表明的那样,它们也可以在空中停留足够长的时间,反复环绕地球,在此期间可能会经过敏感地点。在缺乏更严格监管的情况下,目前,业余爱好者的责任是以某种方式阻止他们的气球漂入未经授权的空域——或者至少确保相关政府组织获得发射和飞行路径的详细信息,以避免未来发生误判。

至于中国间谍气球及其同类,StratoStar公司的克鲁格推测,这种飞行器正在利用先进的“超压”技术,这种技术允许即使是非常大型、重型的气球也能进行超长持续时间的飞行。

克鲁格补充说,美国宇航局多年来一直在使用这些类型的气球,而谷歌现已倒闭的项目和公司Loon进一步推进了这项技术的先进水平,从而产生了超压气球,这种气球可以通过利用大气不同层之间的风向变化来改变高度并缓慢转向。“我相信中国在其平台上使用了相同的超压气球技术,”他说。克鲁格总结说,了解超压气球的明显飞行剖面(并确保美国的研究人员遵守当前的国内飞行规则)应该使国内空防雷达系统能够更好地区分真正的外国间谍气球和现在的以及未来的标准研究充气物。

对于一些希望高空气球飞行成为所有人都可以进行的常规、例行活动的人来说,这仍然是一种苍白的安慰。位于科罗拉多州丹佛市的科学气球非营利组织“太空边缘科学”(EOSS)的资源协调员迈克·帕帕斯担心,新的法规可能会带来什么。他说,过度监管很容易适得其反,变得如此繁琐,以至于最有可能从低预算气球中受益的群体——即初中、高中和大学生——将被有效地阻止使用它们。

帕帕斯说:“从教育的角度来看,EOSS放飞的气球有助于让中小学生对科学、技术、工程和数学产生兴趣。” “因此,[这些领域]将承受气球计划大幅削减的大部分冲击……如果像我们这样的计划由于繁重的法规而停止,那么未来几代工程师将遭受损失。”

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