人類自古就有飛天的夢想，從明朝萬戶飛天，到達·芬奇撲翼機草圖，再到萊特兄弟“飛行者1號”，人類的飛天夢經過一代代人的大膽設想與不懈努力已最終實現。隨著科技的進步，人類借助飛行器抵達的高度記錄被不斷刷新。隨著太空時代的到來，對于突破了卡門線的航天器來說，高度似乎對它們沒有什么意義了，但是對于航空器來說，天空的極限到底是多少呢？

有資料顯示，世界上飛得最高的飛機是美國的 X－15 A研究試驗機。1961年3月30日，美國航空航天局的試飛員約瑟夫·沃爾克駕駛該機飛到了5.1695萬米的高度，1962年 4月30日飛到了7.5195萬米的高度，7月17日，他又飛到9.5936萬米高度，被世界航空組織正式批準為世界絕對紀錄。由此他成為世界第一位“駕駛飛機的宇航員 ”。美國航空航天局規(guī)定：超過8萬米飛行高度便可稱為宇航員。1963年8月22日，他在愛德華空軍基地上空，再次飛到了10.8萬米的高度。X－15 A是北美航空公司研制的以火箭為動力的有人駕駛高空高速研究機。該機裝有一臺錫奧科耳化學公司的 X L R99－ R M－2型單腔可調液體推進劑火箭發(fā)動機，在1.37萬米高空時的推力為253.85千牛，機艙上涂有可耐1648℃高溫的物質。該種機共生產3架，試驗于 1968年11月結束，共計飛行199次。該機還是飛得最快的飛機，1967年10月3日曾創(chuàng)造了飛行馬赫數6.72的紀錄。

這張照片的寓意非常明顯：

X-15創(chuàng)造了世界飛行速度紀錄，一騎絕塵之后，后來者難以望其項背。而先驅者們，則調皮地把頭盔反戴，回望和鼓勵追隨者與挑戰(zhàn)者。

X-15后來被稱為高超聲速亞軌道空天飛機，它為航天飛機的發(fā)展奠定了基礎。因為它采用的是火箭發(fā)動機，而且借助了B-52載機空中發(fā)放，對于采用吸氣燃燒發(fā)動機的航空飛行器來說，有點太欺負人了。

畢竟看看誰曾經參加過X-15的試飛你就明白這么說一點都不過分了。

尼爾·阿姆斯特朗成功完成第二次X-15技術驗證機的飛行后，與該機的親密合影。

沒錯，就是那個第一個登上月球的人：尼爾.阿姆斯特朗。事實上，X-15不是沒有做過努力去證明自己是一架航空飛行器：

X-15 A2 配備了兩個碩大的副油箱。注意，該機在短尾鰭下方，吊掛了一臺沖壓發(fā)動機。

原本設想是讓X-15在高空實現高超聲速飛行之后，由沖壓發(fā)動機接力工作，實現長時間高超聲速巡航飛行。不過，當時人類工程師對超燃沖壓的技術難度估計不足，發(fā)動機難以在超燃狀態(tài)下穩(wěn)定工作，試驗也就作罷。（實際上，沖壓發(fā)動機的安裝架也未能抵住高超聲速的熱流侵襲。）

所以X-15創(chuàng)造的107.8km的飛行高度記錄并不在我們今天討論的范圍內。

那么讓我們看看前蘇聯的米格-25戰(zhàn)斗機表現如何？

20世紀60年代末期蘇聯米高揚設計局研制的高空高速截擊戰(zhàn)斗機，是世界上首型最大飛行速度超過3馬赫的戰(zhàn)斗機 。

該機 原型機于1964年首次試飛，1969年開始裝備部隊。米格-25大量采用了不銹鋼結構，在設計上強調高空高速性能，曾打破多項飛行速度和飛行高度世界紀錄，是世界上闖過“熱障”（M2.5）僅有的三種有人駕駛飛機之一（另兩種是美國的SR-71和俄羅斯的米格-31）。

米格25型戰(zhàn)斗機就是為了高空戰(zhàn)斗而生，在1977 年 8 月 31 日以無負載狀態(tài)創(chuàng)造的37,650米，這是采用吸氣式發(fā)動機飛行器的絕對世界紀錄！

米格-25綽號蝠狐，曾經被蘇聯飛行員別連科駕機叛逃到日本，具體細節(jié)航空迷們都清楚，真的是一架有故事的飛機。

面對米格25的強勁挑戰(zhàn)，作為航空器一員的浮空飛行器也不甘示弱，打出了超高空氣球這張王牌。

對于超高空氣球（UHAB，Ultra-High Altitude Balloon）這種不依靠燃料動力而僅靠自身浮力升空的飛行器，究竟能夠飛多高？就讓JAXA來告訴你答案。

日本的JAXA在超高空氣球技術研究方面處于領先地位，2002年試驗的氣球攜帶10kg載荷到達53km的飛行高度。2013年9月20日于北海道進行試驗飛行的氣球更是達到53.7km的高度，這也是目前高空氣球的飛行高度的世界紀錄。該氣球球膜材料厚度僅2.8微米（家用保鮮膜的厚度是6微米），球體直徑約60米，體積8萬立方米。這樣一個氣球的作用當然不是為了創(chuàng)紀錄，JAXA在其上攜帶了探測載荷，用于高空氣象探測，在此之前該高度的氣象探測只能靠探空火箭飛掠來實現。

JAXA于2013年發(fā)放的超高空氣球

發(fā)展超高空氣球是很有意義的。氣球飛行高度的提升可以增加探測覆蓋面積，且運行空間更接近太空環(huán)境。將升限提高至40km乃至50km以上，一方面可以提高氣球的能力，另一方面可以拓寬其應用領域，使其具備完成更高要求試驗任務的能力。

但高度的提升也意味著挑戰(zhàn)。升限和載重是浮空器的兩個重要的設計參數，浮空器的設計對這兩個參數非常敏感，兩者的增加都會導致球體體積大幅增加，進而造成設計、制造、發(fā)放的困難。目前常規(guī)的高空氣球一般升限都在20到35km左右，升限若要達到40km乃至50km以上，一方面要減小載重，另一方面需要使用更薄的球膜材料。材料是制約浮空器升限的一個重要因素，因為升限的增加將導致體積的增加，而體積的增加又會導致球體重量的增加，并進一步導致體積的增加，體積和重量的增加將導致球體設計、加工、發(fā)放的難度大大增加。所以在保證強度的前提下盡量降低材料的面密度可以減小球體自身重量的增加速度，從而使相同載重、升限的球體體積更小，或是以相對較小的體積實現更高的升限，并降低球體設計、加工、發(fā)放的難度。

目前常規(guī)高空氣球使用的材料基本是厚度20微米左右的低密度聚乙烯薄膜，而要到達50km以上的高度，可能需要將材料厚度降低至僅有幾微米。能制作出如此薄而又能具有足夠強度的材料，并能將其制成的氣球成功發(fā)放，也許這才是超高空氣球的核心技術。