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今（2023）年2月4日，美國政府在南卡羅萊納州海岸擊落了一顆疑似來自中國的監視氣球（surveillance balloon），此舉加劇了中國與美國之間緊張的政治局勢，也促使美國官員加強以雷達搜索其他高空中的不明飛行物體。在那天之後，美國政府又陸續擊落了三個高空不明物體——雖然目前看來它們可能不是監視氣球。 這則新聞也讓我們不禁好奇，究竟天空中有多少高空氣球，它們的用途是什麼？這起事件會對高空氣球使用者產生影響嗎？

這顆疑似監視氣球的物體飛行高度約60公尺，攜有重量約一噸重的酬載（payload）。美國國務院（US state department）表示，氣球上的酬載是一種能攔截敏感訊 息的設備，但中國官方卻宣稱這只是一架偏離正軌的 民用研究飛行器。其他三個被擊落的物體更小，且美 國官方對於它們的描述也較少——包含一架在阿拉斯 加上空、大小約為一輛小汽車的物體；在加拿大育空地區（Yukon）上方的小圓柱體；以及在密西根休倫湖 （Lake Huron）發現的八角形結構、有著懸臂的飛行 器。所有的飛行載具都飛行於美國商用航班使用的空域中，飛行高度大約是6∼12公里。而美國政府在後續的聲明中解釋，它們可能只是與某些商業或無害的探空氣球。

探空氣球的用處

為什麼要施放探空氣球？其實氣球是一種很有利用價值的工具，它所在的飛行高度比無人機或飛機更高，能夠向上或向下獲得良好的觀測視野，且花費成本比衛星低廉。截至目前為止，施放的大多是氣象氣球，根據美國國家氣象局（US National Weather Service）提供的數據，每天從全球近900個地點會同時發射兩次氣象氣球。氣象氣球通常由生物可分解乳膠製成，在高空中可以膨脹至直徑六公尺，飛行路徑約為直線30公里，飛行持續時間則僅有幾個小時，能夠一次性的傳送有關溫度、濕度、壓力、位置等數據。

也有些科學家使用更大、飛行時間更持久的氣球以獲得清晰的太空視野，或是測試一些將用於高海拔地區的儀器。例如美國國家航空暨太空總署（National Aeronautics and Space Administration, NASA）位於維吉尼亞州的沃羅普飛行研究所（Wallops Flight Facility），每年安排全球約10∼15個科學氣球的發射，這些科學 氣球能夠飛到37公里的高空，可攜帶質量約為3000公斤，且展開後的面積比一個足球場還大。其他的氣球 用戶則包含學生、公司及一些業餘愛好者，像是一家位於美國印第安納州專精於高空氣象氣球的航太公司 StratoStar，自2006年以來就幫助學生與公司發射了1000多次高空氣球。

由美國蒙大拿州（Montana）居民在今年2 月1 日拍攝到的中國監視氣球影像。（Chase Doak, CC BY-SA 4.0, Wikimedia Commons）

這些探空氣球完成的學生任務包含調查便利貼飛到近太空的高度後是否還能保持黏性，以及高空輻射對於血液樣本的影響等。至於氣球的企業用途則包含提供偏遠地區Wi-Fi，業餘愛好者則會發射一些繞行地球數圈才會墜落的微型氣球（picoballoons）。微型氣球的尺寸通常不到一公尺，僅會攜帶無線電與重量只有幾克的酬載，一般的飛行高度約為12公里。

美國海軍士官兵從大西洋回收了一部分氣球殘骸。
（U.S.Navy Photo by Mass Communication Specialist 1st Class Tyler Thompson, Public Domain, Wikimedia Commons）

確保研究用的氣球不會遭受波及

其實有許多氣球可以從被擊落的名單中排除，例如氣象氣球僅會進行短程飛行，且不會在高度12公里處飄移。美國聯邦航空總署（US Federal Aviation Administration）並未要求重量在5.4公斤以下的酬載，或是含有此類酬載的高空氣球在發射前需要向官方申報它的飛行路徑或追蹤設備。瑞士的環境非營利組織柏克萊地球（Berkeley Earth）的科學家羅德（Robert Rohde）表示，每天都會有研究、企業、業餘愛好者的氣球在空中飛行，但如果此類物體開始會引起官方注意，也許該確保這些物體得以被識別。

美國聯邦調查局（Federal Bureau of Investigation, FBI）處理中國氣球碎片。
（Federal Bureau of Investigation,Public Domain, Wikimedia Commons）

新聞來源
NEWS EXPLAINER (16 February 2023). High-altitude balloons: a scientists’ guide to what’s up there and why. Nature. https://www.nature.com/ articles/d41586-023-00482-7