不久前，国产临近空间大型太阳能无人机“启明星50”在陕西榆林首飞成功。“临近空间”，“太阳能”等限定词让“启明星50”看起来拥有非同寻常的“独门绝技”！
因设计所限，大部分飞机只能运行在高度2万米以下的稠密大气层，而“启明星50”这类无人机则飞行在更高的临近空间。
临近空间是指距地面20到100千米的空域，在这之上就是“太空”，是航天器的运行区域，在这之下是我们通常所称的“天空”，是商用飞机等传统航空器的主要活动区域。
临近空间飞行器按照飞行速度可以分为高动态飞行器和低动态飞行器两大类型，其中马赫数大于1的为高动态飞行器，包括高超声速飞行器、亚轨道飞行器等。比如“东风-17”高超声速导弹、我国于2022年8月测试的升力式亚轨道运载器；马赫数小于1的为低动态飞行器，包括平流层飞艇、高空气球、太阳能无人机等，显而易见“启明星50”就属于这类低动态飞行器。
此后，航空环境基于“探险者号”推出了更大更先进的“百人队长号”，而后又在后者基础上进一步放大改进，推出了后来著名的“太阳神号”。随着世界各国对临近空间开发价值的认识逐渐深入，以及“太阳神号”表现出来的优异性能，世界多国投入到临近空间大型太阳能无人机的研制当中，其中少数国家的研制工作已经卓有成效，比如中国。
首款超大展弦比高空低速无人机“启明星50”采用双机身布局，是第一款以太阳能为唯一动力能源的全电大型无人机平台。
什么是超大展弦比？展弦比是机翼的长度（翼展）和平均几何弦之比。展弦比增大时，机翼的诱导阻力会降低，可以提高飞机的亚音速航程，同时波阻也会增加，会影响飞机的超音速飞行性能，所以亚音速飞机一般选用后掠角较小的大展弦比机翼。在相同条件下展弦比大的机翼产生的升力也大，可以减小起降的滑跑距离、提高机动性。
“启明星50”的翼展是50米量级，机翼配备6台分布式电机螺旋桨，机翼上表面的太阳能电池板是飞机唯一的能量来源，该机最高飞行高度可达2万米以上，可以实现连续跨昼夜飞行，现阶段的设计目标是连续飞行7天。
我国首型大型长航时临近空间太阳能无人机“彩虹”的翼展达到45米，而“启明星50”的翼展则进一步提升了近5米。
为了达到超高空、超长航时等设计目标，“启明星50”突破了低雷诺数高效气动力设计、大柔性飞机复合材料结构设计、大柔性飞机飞行控制设计、超长航时高可靠性动力系统设计等众多技术难点。从使用和保障便捷性出发，该机采用模块化设计思想，可以快速的将单机拆分成两架飞机，或增加一个机身模块，形成更大尺度的太阳能无人机。
比起“彩虹”太阳能无人机，“启明星50”模块化设计是一种理念的进步，可根据任务需要快速改变飞机大小，大大提升了任务适应性。
和传统飞机相比，“启明星50”这类临近空间太阳能无人机凭借飞得高、飞得久、易保障的特点，形成了三大优势。
传统飞机的留空时间以小时为单位，太阳能无人机的留空时间则是以天为单位，有些未来甚至能够在空中连续飞行几个月乃至几年。
太阳能无人机的飞行高度在传统飞机之上，所谓“站得更高，看得更远”，其覆盖范围自然比传统飞机要广得多。
太阳能无人机机载系统简单，也无需加油等保障设备，在完成持久性任务时也无需频繁的更替轮换。
相较于卫星而言，虽然临近空间太阳能无人机飞行高度更低、飞行时间更短、覆盖范围更小，无法获得像卫星一样的足够持久广阔的“上帝视角”，但是后者成本更低、部署更灵活，有利于进行大规模的、机动的部署。
凭借这些优势，临近空间太阳能无人机的应用范围十分广泛。军事方面，可执行侦察监视、通信中继、电子信息收集、反恐维稳等任务；民用方面，可用于4G/5G通信、对地观测、海洋监视、农林灾害监控等领域。
临近空间太阳能无人机作为一型独特的无人机，要实现应用还有一些难题需要攻克。
飞行高度越高，所需功率就越大，需要“开源节流”。“开源”要求提高光电转换效率，以供应足够的电力；“节流”要求提高推进系统效率、实现机体结构与蓄电池组的轻质化，同时通过对气动布局进行优化设计来提高飞机的升阻比，这有利于飞机在稀薄的大气中飞行，以此降低飞行能耗。
目前，受限于光电转换效率不高等原因，翼展60米量级的太阳能无人机提供的有效载荷能力只有50千克量级。
要实现连续数月乃至数年的长久飞行，一方面必须拥有足够的电力供应和储备，这就要求配备高效高能量密度太阳能及储能能源系统，以实现可持续的昼夜连续飞行。另一方面，临近空间飞行环境要求电机装置的性能具有高可靠性、高稳定性，并要求飞控系统的传感器、作动器满足超长航时飞行等要求，要实现这些目标，后续需要大量设计试验和实飞验证。
目前，太阳能无人机还处于技术爬坡阶段，需要一个过程才能形成可应用的成熟产品。未来，包括超高效柔性薄膜太阳电池及轻质组阵技术、先进光电转换技术、高比能量储能电池技术等新兴技术的应用将能够大幅提升太阳能无人机的性能。
“启明星50”首飞成功，为航空工业大型太阳能无人机发展和型号立项奠定了坚实基础，提升了我国向临近空间及远洋远海执行任务的能力。同时，也意味着在临近空间太阳能无人机方面，在航天科技之外，航空工业开辟了另一条“战线”。二者分进合击，将加快我国临近空间太阳能无人机的研制步伐，应用乃至批产也将加速到来，中国“智造”将打开临近空间这片新的天空！