临近空间是一片神秘地带，不仅具有奇特的自然现象，还有很多科研价值。然而传统的航空航天飞行器却很少涉足临近空间高度，这究竟是为什么呢？临近空间又有哪些有待探索的科学价值呢？
临近空间（也被称为“近空间”、“空天过渡区”、“亚太空”或“亚轨道”等）一般是指距离地面20km-100km左右的地球空间（美国定义为20km至120km），跨越了对流层、平流层和中间层的高空区域，有着比较特殊而复杂的环境，具有高辐射、低温、干燥等特点，也受到电磁辐射的极大影响。
临近空间处在一个很“尴尬”的高度范围，普通航空飞行器的飞行高度通常在20km以下，天基卫星的飞行高度通常在100km以上，而在20km-100km的空域范围，飞机和卫星难以长时间驻留，可谓“飞机上不去，卫星下不来”。临近空间与电离层的D层（离地面约60km-90km）、E层（离地面约90km-140km）也有着交集，因此在临近空间存在着许多特殊的现象。
最典型的如极光，实际上，它是大气粒子受激发光的现象，就像是靠近南北极地带上空的彩色光带。极光的受激激发是临近空间中高空气体分子（或原子）自身能级变化的过程。当粒子从高能级变为低能级的时候就会向外辐射电磁波。如果辐射的电磁波是可见光频率范围，那么气体就发光了。高空分子气体有很多种类，每种的能级都不相同，因此它们产生的极光也是五颜六色，各不相同。临近空间大气圈层的物质交换是一个非常复杂的过程。
在青藏高原，存在特殊的“烟囱”效应，就与平流层-对流层间的物质交换过程紧密相关。青藏高原处在一个特殊的地形，青藏高原的气旋受季风影响。科学家认为，从南亚通过季风输送的水汽、污染物等会进入到这个气旋，而反气旋环流的上升运动，将低层大气中大量物质吹到平流层，形成“烟囱”效应，改变上层大气的成分，引起了额外的气候效应，随后水汽、污染物等就可能会随着大气循环到达全球各个角落。
临近空间也可能存在一些生物群落，包括美国和前苏联在内的一些国家曾在20km-77km高度发现了微生物，但他们使用的生物学手段只能探查少量的生物类群。现代分子生物学、基因组学、电子显微学、单细胞同位素等技术进展，为全面深入研究临近空间生物圈提供了契机。科学家们正通过高空科学气球等飞行器将一些生物（如一些常见的微生物、植物）的样本带上临近空间，开展生物暴露实验，再将样本返回地面实验室进一步研究。
临近空间的生物研究可帮助科学家认识受到临近空间极端环境影响后，这些生物是如何通过“改变自己”来适应环境的。临近空间环境不仅适合太阳电池的空间定标，也适宜开展空间探测各类新型手段的验证试验。
临近空间是地球空间多圈层的重要组成部分，从科学认知角度看，临近空间对下与中低层稠密大气之间存在紧密的相互耦合关系，对上则通过电离层接受太阳活动的驱动，并反过来影响低电离层的形态，对地球大气的整体认知具有重要学术研究价值。
由中国科学院空天信息创新研究院牵头的中国科学院A类战略性先导科技专项“临近空间科学实验系统”（鸿鹄专项）于2018年3月启动，旨在建设我国首个基于多飞行平台的临近空间科学实验系统，大幅度提升我国临近空间开发利用能力，引领国际临近空间科学研究。