X-37B將何去何從

□ 竺士偉

X-37B的清晰近照

X-37B的第二次飛行試驗已經接近尾聲。2010年4月22日美國空軍的X-37B軌道試驗飛行器一飛沖天，伴隨著世人對太空軍事化的深度憂慮，世界各國媒體的反響可謂一石激起千層浪。一方面是各國媒體過度解讀和美國軍方低調回應的反差，為這個不透明的項目增添了濃重的神秘色彩；另一方面則是熱評與冷議交織，為世人展示了近年來太空武器化最為撲朔迷離的一幕。

熱評之一：可復用航天的接力棒

1981年成功首飛的航天飛機開創了部分可復用航天的先河，也激發了世界各國對可復用航天的向往和熱情，三十年來各種方案和計劃可謂層出不窮。但是除了與美國的航天飛機極其相似的蘇聯的“暴風雪”號于1988年進行了第一次也是最后一次無人軌道試驗飛行之外，直至2010年之前沒有一個可復用航天的項目計劃，真正跨越過軌道飛行試驗的門檻。因此，可復用作為航天可持續發展的重要基礎戰略，迫切需要在后航天飛機時代取得務實的進展而續寫輝煌。為降低技術和成本的風險，可復用航天發展路線圖的漸進輪廓，多為先軌道器后運載器、先無人后載人、先兩級入軌后單級入軌、先部分可復用后完全可復用。正是在這樣的背景下，2010年4月22日X-37B一舉跨越軌道飛行試驗的門檻，成功接過可復用航天發展的接力棒。一個在技術細節上源于航天飛機又高于航天飛機的X-37B軌道試驗飛行器，暫時采用一次性運載火箭助推的現實方案，以軍用無人軌道試驗飛行器為切入點，為航天可復用的基礎戰略，推出了一款承前啟后的迷你航天飛機的軍事化升級版本。

X-37B升空后不久，2010年5月美國空軍即發布了“可復用助推器系統”RBS（Reusable Booster System）的招標預告通知書，并透露了RBS演示驗證試驗計劃的梗概。2011年2月和4月空軍分別授予安德魯斯航天公司和代頓大學有關“可復用助推器系統”的研究合同。2011年3月21日空軍研究實驗室，發布了“可復用助推器倡議”RBI（Reusable Booster Initiative）2.5億美元的計劃意向書。顯然美國空軍在X-37B可復用軌道試驗飛行器之后，力求帶動RBS可復用助推器系統的研發，謀劃可復用助推器和可復用軌道器比翼雙飛的新一輪接力。

可復用航天技術路線圖的基本格局示例

實際上，三十年來世界各國在吸取航天飛機的經驗和教訓的基礎上，推出了一系列可復用航天的研究計劃，如今已形成了近、中遠期技術路線圖的基本格局。近期的方案：一是一次性運載火箭助推可復用軌道器，如一次性的宇宙神-5火箭助推可復用的X-37B軌道試驗飛行器；二是滿足短時微重力太空之旅的可復用亞軌道飛行器，如可復用的“維珍”亞軌道飛行器。中遠期的方案：一是大型運輸機空射一次性上面級助推可復用軌道器，如俄羅斯技術-德國OHB公司合作開發，以安-225運輸機空射“MAKS”多用途航天系統的方案；二是可復用助推器系統加一次性上面級助推可復用軌道器，如美國安德魯斯航天公司的方案；三是完全可復用的兩級入軌的助推器系統和軌道器系統，如美國安德魯斯航天公司的方案；四是完全可復用的單級入軌的軌道飛行器，如英國反應發動機公司的“云霄塔”太空飛機方案，其技術關鍵是新型預冷系統-混合發動機。

可復用航天的戰略價值毋庸置疑，可復用航天的接力棒將一棒接一棒的傳遞下去，隨著可復用航天的關鍵技術、效費比和響應能力逐步走向成熟，可復用航天將最終成為航天發展的常態之一。

熱評之二：太空機動飛行器的試驗床

美國空軍航天司令部關于軍用空天飛機MSP（Military SpacePlane）的系統概念，其最重要的兩個部分即太空作戰飛行器SOV（Space Operation V e h i c l e）和太空機動飛行器S M V（Space Maneuver Vehicle）。

1999年X-37計劃啟動之時，空軍即要求研究某些對未來的軍用空天飛機至關重要的特殊軌道能力，例如高精度的鄰近操作和監控、精確瞄準所要求的超精細飛行控制、部署衛星、釋放武器以及太陽能電池板收放自如等特殊能力；

2001年3月至2001年5月，作為X-37計劃螺旋漸進的重要步驟之一，尺寸約為X-37的85%大小的X-40A，完成了7次從直升飛機拋落的自由飛試驗。X-40A的機身上直接標注了太空機動飛行器的英文縮寫SMV；

2001年空軍退出由美國航宇局牽頭的X-37計劃；

2004年9月，因國家安全的理由，美國航宇局將X-37計劃移交國防部高級研究計劃局；

2006年4月至9月，X-37完成3次自動進場著陸試驗；

2006年11月，空軍宣布將新的軍事生命注入X-37計劃，并延續為X-37B計劃，其項目管理歸屬空軍的快速能力辦公室RCO（Rapid Capabilities Off i ce）；

2010年4月22日至12月3日，X-37B成功進行首次軌道飛行試驗；

2011年3月5日，X-37B進行第二次軌道飛行試驗。

從上述X-37計劃的十二年大事記顯而易見，X-37B正是軍用空天飛機之太空機動飛行器的集成技術試驗床ITT（Integrated Technology Testbed）。當然真正實戰意義上的軍用空天飛機至少還需要10～20年的發展時間。

X-40A - SMV

熱評之三：控制太空的殺手锏

根據《憂思科學家聯盟》衛星數據庫的資料，截至2011年8月31日，全球在軌運行的衛星總數為965，其中美國為443占46%，俄羅斯為101占10%，中國為69占7%。美國的443顆衛星中，純軍事衛星為121顆，政府衛星為118顆，商用衛星為194顆，純民用衛星為10顆。美國的政府衛星和商用衛星，其中一部分實際上是軍民兩用的衛星。美國正是通過部署世界上最龐大的以衛星為主的太空軍事資產，極力謀求制天權，并以制天權為主導，贏得先發制人的非對稱優勢。由于美國在軍事上高度依賴太空作為軍事制高點和軍力倍增器，使美國成為世界上對太空軍事資產依賴度最高的國家。太空資產所固有的脆弱性，又使美國為確保其太空資產的安全性，極力謀求控制太空，提升太空態勢感知、防御性太空對抗和進攻性太空對抗的技術能力。美國迫切需要具有整合控制太空能力的天基平臺，X-37B作為此類平臺的雛形應運而生，其目的就是成為控制太空的殺手锏。

熱評之四：太空軍備競賽的催化劑

上世紀美國里根總統任內推出的“戰略防御倡議”，即俗稱星球大戰計劃，曾一度成為冷戰時代太空軍備競賽的催化劑。蘇聯財政狀況曾經的捉襟見肘，與陷入這場太空軍備競賽的浩大成本不無關聯。2010年至2011年，美國的高超音速技術飛行器HTV-2和軌道試驗飛行器X-37B，分別進行了兩次試驗。HTV-2和X-37B實質上是亞軌道無人機和軌道無人機的演示驗證原型機，是美國臨近空間和空間武器戰略的重要組成部分。雖然試驗中的HTV-2和X-37B，離真正實戰意義的初始作戰能力還相去甚遠，但是這些試驗背后，尤其是詭秘的X-37B所蘊含的太空武器化的背景，在一定程度上使X-37B成為新一輪太空軍備競賽的催化劑。

2008年由美國主導的世界金融危機，使美國的經濟至今一蹶難振。除了民眾對華爾街的巧取豪奪極度憤怒之外，學者則對耗費納稅人大量錢財的軍研項目，格外關注其效費比的評估，對X-37B的質疑也不例外。

X-37B的結構簡圖

冷議之一：載荷艙和貯箱能力的效費比

X-37B的大小僅為航天飛機的約四分之一，但是麻雀雖小五臟俱全，除了機上電子設備、主發動機、機動推進器等分系統外，載荷艙和貯箱占其容積之大部分。盡管X-37B的機身采用了輕質的復合結構材料，機身腹部的防熱也采用了輕質的陶瓷防熱瓦材料，X-37B的兩大能力仍顯不足，一是載荷艙所能提供的有效載荷能力，二是在留足離軌返回地面的推進劑之后，貯箱內富余的推進劑所能提供的機動變軌能力。在結構上有效載荷能力和機動變軌能力，存在某種相互制衡的關系。

X-37B載荷艙500千克的有限載荷能力，使軌道試驗飛行器的潛在實力難以施展。因此一方面效費比呼喚更大的有效載荷能力；另一方面從機動變軌涉及Δ V的原理和首次飛行機動變軌的有限試驗可見，效費比同樣呼喚更大的貯箱能力，以提供機動變軌更富裕的推進劑。因為作為偵察、監視、預警等太空力量增強平臺和攻防兼備的太空對抗平臺，機動變軌能力是X-37B有別于一般衛星類航天器的最重要的特點之一。

X-37B還僅僅是具有整合控制太空能力的天基平臺的雛形，其目前試驗的重點：一是演示驗證作為軌道飛行器的主體本身是否成功，二是運行/作戰概念的開發。美國空軍如計劃發展X-37B的進一步改型，則應具有更大的有效載荷能力和貯箱能力。

冷議之二：太空補星能力的效費比

2003年美國國防部高級研究計劃局和空軍啟動了“軍力運用和本土發射”的 FALCON（Force Application and Launch from Continental United States）計劃，其中小型運載火箭 SLV（Small Launch Vehicle）計劃，要求將454千克載荷送入低軌道的發射成本低于500萬美元，相當于每千克載荷的發射成本為11013美元，響應時間24小時。目前太空探索技術公司的獵鷹-1e火箭，運載低軌道有效載荷的能力為1010千克，發射價格為1090萬美元，相當于每千克載荷的發射成本為10792美元，已滿足原SLV計劃的成本要求。運載X-37B的宇宙神-5火箭，其發射成本高于1億美元，而X-37B的有效載荷能力僅為500千克，此外獵鷹-1e火箭的快速響應能力優于宇宙神-5火箭。顯然快速補充低軌道戰術小衛星的能力，依成本和快速響應所構成的綜合效費比來考量，小運載火箭具有比較優勢。由此也引發了有關X-37B作為太空力量支持平臺，其快速補星能力的效費比的質疑。

采用宇宙神-5一次性運載火箭助推X-37B入軌，是現階段美國為爭取時間的現實方案，也可以說是權宜之計。與X-37B下一步配套的兼有低成本和快速響應能力的RBS，即可復用助推器系統的研發計劃已經起步，加之下一步如有效載荷能力和貯箱能力得以拓展，其綜合效費比的考量將明顯改善。

冷議之三：天對地打擊能力的效費比

天對地打擊從啟動打擊至命中目標的響應時間由兩部分組成，一是X-37B的武器面對目標進入離軌狀態所需的時間，二是武器離軌和命中地面目標所需的時間。所謂敏捷全球打擊之敏捷，一般是指1～2小時之內的響應時間。如果以X-37B作為太空力量應用平臺，實施天對地敏捷全球打擊，就不可能是一架X-37B單打獨斗。X-37B的部署數量取決于所要求的響應時間、欲覆蓋的地域和側向機動范圍。由此推算的數量不是區區數架的太空編隊，而N架X-37B太空編隊的本機制造成本、發射部署成本和運行維持成本，自然就引發了對X-37B天地敏捷全球打擊的效費比的質疑。

迄今為止，美國武器庫中具有敏捷全球打擊能力的武器唯有核彈道導彈，換言之，美國不缺少具有敏捷全球打擊能力的核威懾武器，但缺乏真正能應對時間高度敏感的突發事件，用于實戰的敏捷全球打擊的常規武器。天對地常規敏捷全球打擊的政治風險小而突防能力強，隨著關鍵技術和成本優化的逐步成熟，天對地常規敏捷全球打擊仍將是美國渴望突破的領域之一。

冷議之四：X-37C的效費比

2011年10月初，波音公司發布了X-37C的方案，從目前公布的結構布局來看，X-37C應是一項面向美國航宇局，介于航天飛機和迷你航天飛機之間的衍生方案。美國航宇局的商業載人開發計劃CCDev（Commercial Crew Development），已經啟動了包括洛馬公司的“獵戶座”飛船、太空探索技術公司的“龍”飛船和波音公司的CST-100飛船等項目，其共同的特點是以“無翼太空飛船”替代“有翼航天飛機”，減少包括總體結構、防熱材料和著陸試驗等可觀的成本，從而提升效費比。

在美國經濟衰退的陰影下，X-37C小航天飛機方案恐難成現實。從純商業載人的用途，X-37C的效費比不具備比較優勢，難以與上述三項飛船相提并論。除非X-37C另有玄機——從控制太空的戰略目標出發，載人示意不過是個迷魂陣，開發X-37B大小的165～180% 的改型，實為拓展有效載荷和貯箱的能力，從而提升其效費比。

X-37B的前途和命運

X-37B的第二次飛行試驗已經接近尾聲。兩次飛行試驗之后X-37B將何去何從，如今已成為世人關注的焦點。早在2010年4月20日，即X-37B首次試飛的前兩天，美國五角大樓舉行了有關X-37B的媒體遠程電信發布會。目前X-37B軌道試驗飛行器的任務編號為1和2，當記者問及是否還有后續的系列飛行任務時，空軍負責太空項目計劃的副部長佩頓的回答，既有前瞻又留有余地——“后續飛行能否大有作為，完全取決于頭兩次飛行的成功度和運行與維護的成本；空軍希望 X-37B的響應時間類似于 SR-71 黑鳥偵察機，即數日或數周，而不是維護航天飛機所需的數月。”

方案對比圖

運行與維護成本和響應時間，直接關乎X-37B的效費比。2009年奧巴馬政府上臺后恰逢美國經濟嚴重衰退，2010財年國防授權法案中止了某些效費比暫時不甚理想的空間武器計劃，如多攔截器、動能攔截彈和機載激光等項目。種種跡象表明在美國經濟衰退的陰影下，效費比將成為決定X-37B前途和命運的關鍵因素之一。

不過X-37B很可能是美國空軍一項比較能拿得起又放得下的項目計劃。因為一方面X-37B充分利用了航天飛機1971～1981十年研究和開發、1981～2011三十年飛行和升級所積累的技術資源，使號稱迷你航天飛機的X-37B，其啟動成本具有得天獨厚的比較優勢；另一方面其項目本身的定位，還不是真正意義上的軍用空天飛機，而僅是邁向軍用太空機動飛行器目標的第一個實質性的試驗臺階。

以可復用航天技術為基礎的軍用空天飛機，或具有整合控制太空能力的天基平臺，是一項需要螺旋漸進而不可能一蹴而就的復雜系統工程。在效費比暫時還難以求全考量的現階段，跨越原型機軌道試驗的第一個實質性的臺階，是美國為爭取時間而先入為主的戰略選擇。X-37B已經成功的邁出了艱難的第一步（參見筆者于本刊2010年6月號發表的《X-37B邁出艱難的第一步》一文），外界既不可低估X-37B旨在提升控制太空能力的潛在發展價值，也大可不必過度解讀X-37B目前還難以企及的太空軍事能力。

如今面對經濟不景氣的壓力，美國將更注重軍事研發項目的效費比考量，但其慎重布局的首要原則，仍然是堅持大航天戰略背景項目的概念和演示驗證研究，因為美國絕不會放棄控制太空的霸主地位。因此X-37B的前途和命運將面臨兩種可能性：一是頭兩次試驗飛行效果和成本的評估，決定X-37B值得繼續飛行試驗以擴大成效，為日后踏上第二個實質性的臺階奠定堅實的基礎；二是以最低成功標準權衡時勢利弊，在第一個試驗臺階上暫時停擺，以求來日條件更成熟時東山再起。