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科罗拉多大学博尔德分校航空航天工程科学教授伊恩·博伊德 (Iain Boyd)。 最初发表于 The Conversation。
2023 年 2 月 4 日，美国军方在南卡罗来纳州海岸击落了被美国官员称为中国监视气球的气球。官员们表示，美国海军计划回收位于浅水中的碎片。
美国和加拿大在气球穿过阿留申群岛、越过加拿大西部并进入爱达荷州上空进入美国领空时对其进行了追踪。 美国国防部官员于 2023 年 2 月 2 日证实，当气球飞越美国大陆上空约 60,000 英尺（包括蒙大拿州的马尔姆斯特罗姆空军基地）时，军方正在跟踪气球。 该基地设有第 341 导弹联队，该联队运行洲际核弹道导弹。
第二天，中国官员承认气球是他们的，但否认它是用来从事间谍活动或进入美国领空的。 美国国务卿安东尼·布林肯表示，气球的入侵导致他取消了北京之行。 他原定于 2 月 5 日至 6 日会见中国外交部长秦刚。
五角大楼报告说，在拉丁美洲上空发现了第二个疑似中国气球。 2 月 4 日，官员告诉记者，第三个中国监视气球正在世界其他地方运行，这些气球是中国军事监视计划的一部分。
从气球监视对手的历史可以追溯到 1794 年，当时法国人在 Fleurus 战役中使用热气球跟踪奥地利和荷兰军队。 我们请科罗拉多大学博尔德分校的航空航天工程师伊恩·博伊德 (Iain Boyd) 解释间谍气球的工作原理以及为什么有人会在 21 世纪使用它们。
什么是间谍气球？
间谍气球实际上是一种充气气球，它在天空中飞得很高，或多或少在我们驾驶商用飞机的地方。 它上面有一些精密的相机和成像技术，它把所有这些仪器都指向地面。 它通过摄影和其他成像技术收集地下发生的任何事情的信息。为什么有人要使用间谍气球而不是仅仅使用间谍卫星？
卫星是从头顶进行间谍活动的首选方法。 今天，间谍卫星就在我们上方，通常位于两种不同类型的轨道之一。
第一个称为低地球轨道，顾名思义，这些卫星离地面相对较近。 但它们仍然在我们上方数百英里处。 对于成像和拍照，你离某物越近，你就越能看清它，这也适用于间谍活动。 低地球轨道上的卫星具有离地球较近的优势，因此它们比距离较远的卫星能够更清楚地看到事物。
这些低地球轨道卫星的缺点是它们不断地绕地球移动。 他们绕地球一周大约需要 90 分钟。 事实证明，就拍摄下面发生的事情的清晰照片而言，这是相当快的。
第二种卫星轨道称为地球同步轨道，距离要远得多。 它的缺点是当你离得非常非常远时，很难看清事物。 但它们具有我们所说的持久性优势，可以让卫星连续捕获图像。 在这些轨道上，你基本上一直在俯瞰地球表面上完全相同的一块地面，因为卫星的移动方式与地球的自转方式完全相同——它以完全相同的速度自转。气球在某些方面得到了最好的那些。 这些气球比任何卫星都离地面近得多，所以它们看得更清楚。 然后，当然，气球在移动，但它们移动得相对较慢，所以它们也有一定程度的持久性。 然而，现在通常不使用气球进行间谍活动，因为它们是一个相对容易的目标并且不完全可控。
间谍气球能够进行哪些类型的监视？
我不知道这个特殊的间谍气球上有什么，但很可能是不同种类的相机收集不同类型的信息。
如今，成像是在电磁波谱的不同区域进行的。 人类在这个光谱的一定范围内看到可见光谱。 因此，如果您有相机并为您的狗拍了张照片，那就是一张可见的照片。 这是间谍飞机所做的事情之一。 他们经常拍照，尽管他们有很好的变焦能力，能够将他们看到的东西放大很多。
但您也可以在电磁频谱的其他部分收集不同种类的信息。 另一个相当知名的是红外线。 如果是夜间，在光谱可见部分工作的相机不会向您显示任何内容。 一切都将是黑暗的。 但是红外摄像机可以在黑暗中利用热量来捕捉事物。
这些气球如何导航？
这些气球中的大多数都随风而去。 可以有一点导航，但肯定没有人在船上。 无论天气如何，他们都任凭摆布。 有时，它们身上装有引导装置，可以改变气球的高度以捕捉特定方向的风。 据报道，美国官员表示，中国的侦察气球有螺旋桨帮助操纵。 如果这一点得到证实，则意味着其操作员将对气球的路径有更多的控制权。
一个国家领空的界限是什么？ 在什么高度它会变成太空并且任何人都有权在那里？
在海拔 62 英里（100 公里）处有一条国际公认的边界线，称为卡门线。 这个气球远低于那个，所以它绝对、绝对在美国领空。
哪些国家/地区已知使用间谍气球？
在过去的几十年里，五角大楼一直在研究用气球可以做什么过去无法做到的事情。 也许它们更大，也许它们可以在大气层中飞得更高，因此更难被击落或摧毁。 也许他们可以更坚持。
对这一事件的广泛关注说明了其不同寻常的性质。 很少有人会预料到如今任何国家都会积极使用间谍气球。
美国在 1940 年代和 50 年代在苏联上空放飞了很多气球，这些气球最终被高空间谍飞机 U-2 所取代，随后它们被卫星所取代。我敢肯定周围的许多国家世界周期性地重新评估：我们现在可以用气球做以前不能做的其他事情吗？ 它们是否缩小了我们与卫星和飞机之间的差距？
这说明这个中国确认是他们的气球的性质是什么？
多年来，中国一直抱怨美国通过卫星和船只对中国进行间谍活动。 众所周知，中国也以一些挑衅行为而闻名，比如在南海、靠近其他国家边界航行和武力威胁。 我认为它属于这一类。
气球不会对美国构成任何真正的威胁，我认为有时中国只是在试验，看看他们能把事情推进多远。 这并不是真正非常先进的技术。 它没有任何真正的军事目的。 我认为这更有可能是某种政治信息。
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