





2014年10月17日上午9時24分,在太空飛行了674天的美國X-37B軌道驗證飛行器(OTV)終于安全降落在加利福尼亞南部海岸的范登堡空軍基地。美國一共研制了2架X-37B,這次返回的是首架X-37B的第2次飛行, 即X-37B的首次重復使用。第一架X-37 B于2010年4月22日發射升空,在軌飛行了224天;第二架X-37B于2011年3月6日升空,在軌飛行了469天。2012年12月11日第三次發射的X-37B亮點就是它為首架X-37 B的第一次“重飛”;另外,其飛行時間超長。這架飛機在這么多天里到底做了什么?引發了眾多的話題和猜測,大多數人認為與軍事用途有關。但美國空軍在一份飛機返回的書面聲明中說,它“在軌道上進行實驗”,明年計劃從佛羅里達州卡納維拉爾角發射X-37B,執行第4次任務。
種種猜測
X-37 B被認為是美國空軍最神秘的空間飛行器。自從2004年美國國防部高級計劃研究局突然從美國航空航天局手中接管了X-3 7B的全部研制工作后,有關X-37B的實際用途、詳細任務情況以及未來計劃等內容均屬于美國軍方的高級機密。
與前兩次發射X-37 B一樣,美國軍方沒有披露與第三次發射X-37B有關的更多信息,只說這次發射是為空軍測試“穩定、可重復使用的無人駕駛空天測試平臺”而進行的。美國空軍新聞發言人特蕾西·邦克稱,與前兩次飛行任務相似,本次飛行任務詳細信息是秘密的,但重點仍是測試X-37B無人駕駛飛行器的可重復使用性、功能和成本效益。這種飛行器只裝有航天發動機,發射方式與普通航天飛機無異,但美國希望它所測試的技術有助于研發同時載有航天及航空發動機、水平起降的全新飛行器。美國媒體猜測,該飛行器上可能搭載偵察衛星使用的遙感器,其任務就是在太空測試這些設備。
美空軍近期在一份簡短聲明中表示,X-37B在過去22個月的繞地飛行中,進行了多項技術測試,包括對巡航系統、防熱系統以及電子設備進行技術測試;以及在返回過程中檢測其自動變軌、返航以及著陸能力等。聲明稱,美軍未來還將對X-37B進行更多測試。不過,多數美國媒體認為,X-37B在此期間還執行了多項秘密任務,包括偵察、監控活動以及測試新型太空武器裝備等多項秘密任務。分析人士說,X-37B有可能成為在太空從事間諜活動的平臺,其中包括可能對其他國家的衛星實施監測。不過美國官員此前否認這一項目與可能制造用來擊落其他衛星的“太空武器”有任何關聯。美國空軍說,X-37B能夠檢測針對“可多次使用的”航天器的技術,并開展能夠在地球上進行研究的某些試驗。
美國哈佛-史密松森天體物理中心的科學觀察家喬納森·麥克道威爾推測:X-37B此次有可能攜帶了新型遙感器進行試驗。由于此前兩次飛行范圍都在北緯40°~南緯40°之間,它很可能用于偵察中東,以及定位阿富汗的恐怖分子訓練營。麥克道威爾駁斥了有關將X-37B作為一種武器或跟蹤別國衛星的傳言。他稱:“X-37B能完成的所有任務正是偵察衛星通常所做的。X-37B的飛行軌道使得俄羅斯遙遠的北方地區處于其觀測范圍之外。”
俄羅斯前空軍總司令在X-37B首飛時便警告俄羅斯有可能成為第二個伊拉克,他呼吁俄羅斯盡快建立空天防御體系應對美國太空軍事化威脅。俄羅斯《真理報》敦促莫斯科早日恢復蘇聯時期研發空天飛機的“暴風雪計劃”,并稱俄已恢復蘇聯時期的米格-31M“衛星殲擊機”項目。俄羅斯newsinfo網站針對X-37B說,俄羅斯有可能重啟冷戰時可重復使用的多用途空天系統計劃,該系統比X-37B更強。
X-37B究竟是何用途?美國《福布斯》說,“這要看你問的是誰了”。《福布斯》發文說,從美國航空航天局1999年立項(后轉至負責研發新武器的國防部高級研究計劃局)至今,美國沒有幾個人能回答這個問題。
對此,美方一再遮掩的態度,使得其意圖變得撲朔迷離。美國空軍空間項目副部長、前航天飛機指令長加里·佩頓對X-37B的真實用途的解釋是,它既是技術驗證的平臺,也是空間實驗平臺,顯示了美國在可重復使用無人空間實驗平臺方面的“科技實力”。美國“全球安全”網站執行官約翰·派克稱,“我認為它的用途之一就是讓人一直猜測它的用途到底是什么”。
溫故知新
2010年4月22日,美國用宇宙神-5火箭發射首架X-37B。它于2010年12月3日在美國加利福尼亞州洛杉磯市西北部的范登堡空軍基地長4600米、寬61米的跑道上自動著陸。其225天的飛行近乎完美,惟一的問題是在降落過程中一個輪胎爆裂。其任務是自主試驗多種技術,包括制導導航和控制系統、展開式太陽電池陣系統、耐高溫的熱力學防護系統、輕重量高溫結構和起落裝置、太空持久飛行的技術、自主再入大氣層和著陸能力等。它在傾角為40°、近地點433千米、遠地點444千米的軌道上運行,后來又進行發射X-37B的“宇宙神”-5火箭整流罩了5次變軌。有人認為,這很可能是為了驗證飛行器上偵察裝置的成像效果。2012年4月,美國航空航天局艾姆斯研究中心因X-37B防熱系統獲得2011年度政府發明獎,獲獎的原因是研發了韌化單體纖維增強抗氧化復合材料(TUFROC)。采用這種材料制作的防熱系統具有輕質、低成本和可重復使用等特點,在X-37B以高超聲速再入大氣層的過程中起到了很好的熱防護作用,在1649℃以上仍能保持可用性。
第二架X-37B的任務仍然以試驗飛行器自身性能為主,但將頻繁機動,增加軌道橫向飛行范圍,以及在更強側風時的進場能力,以演示驗證飛行器性能,進一步驗證軌道自動操作、再入大氣和像常規飛機那樣著陸。第二架X-37B比第一架在軌時間長了許多,以增強空軍對X-37B能力的了解。X-37B飛行的時間越長,對其部件性能的測試時間就越長,這是任務的最終目標。在此次飛行中,它測試了先進的制導、導航和控制系統、熱防護系統、航空電子技術、高溫結構與密封、能重復使用的絕緣材料、輕型機電飛行系統、自動軌道飛行、返回與著陸系統等技術。
業余衛星跟蹤者們對其密切關注,發現它在繞地飛行中軌道高度曾由331千米提升到337千米,軌道傾角為42.8°。不過,在2012年5月初,X-37B又開始降低軌道高度,現在運行在293千米高、傾角41.9°的新軌道上。新軌道的運行周期為3天,是美國成像偵察衛星所采取的軌道,這為了解X-37B的任務提供了線索。
鏈接:第二架X-37B的任務之一是檢查該飛行器太陽電池陣系統的性能。此太陽電池陣的設計很新穎,可快速折疊或裝載,從而能改變軌道迷惑敵人。如果在艙外安裝太陽電池陣,會增加一些負擔和被微流星體撞擊幾率,為此,波音公司把太陽電池陣安裝在載荷艙之內,這樣就不再需要固定折疊太陽電池陣的大型插銷,而且太陽電池陣的總體積僅為0.2立方米,不會過多占用載荷艙。
目前,美國空軍官員只透露,X-37B能在長期飛行太空試驗臺可進行各類試驗,包括成本低廉、快速周轉、可重復使用新型航天器的各種技術與工藝。美國空軍快速能力辦公室X-37B項目經理稱,“我們將檢驗其先進熱防護系統和防熱瓦、太陽動力系統、環境建模系
統的性能,所有這些對于我們希望能夠從太空返回并再次快速進行發射的太空飛行器都是至關重要的系統能力。”
但很多專家認為,一旦證明其可行性,X-37B將可執行多種使命,包括偵察觀測、在軌維修衛星、躲避反衛星武器、捕獲敵方衛星、驗證軍用衛星新技術等,形成獨有的威懾力量。因為從性能上看,X-37B具有明顯的軍事用途,如飛行速度快,滯空時間長,發射費用低等優點,還擁有強大的偵察和攻擊潛力,其最高速度可達聲速的25倍以上,常規軍用雷達技術無法捕捉。它可用于驗證“捕捉衛星”試驗,能測試“衛星變軌及躲避”技術。所以,X-37B實際上就是未來太空戰機的雛形。
軍方青睞
為了驗證下一代航天飛機的技術,開發可重復使用運載器技術,美國航空航天局于1999年讓波音公司研制X-37軌道試驗飛行器,以作為航天飛機的替代品“軌道空間飛機”的驗證器,來驗證熱防護系統和再入系統,并希望進行在軌飛行270天的試驗,從而驗證航天飛機長時間軌道駐留的可能性。其最終目的是通過新技術的運用降低航天成本,更可靠地進入低地球軌道。
后來“軌道空間飛機”項目下馬了,但美國航空航天局還是按原計劃建造了2架X-37無人駕駛飛行器:X-37A迫近與降落測試飛行器和X-37B軌道試驗飛行器,前者進行包括自動靠近、著陸愛德華空軍基地的大氣空投試驗;后者發射和入軌,演示空間飛機系統,之后進行大氣自動再入與著陸。
2004年,由于要實施重返月球的星座計劃,美國航空航天局把X-37項目轉交給美國軍方,用于驗證原“軌道空間飛機”項目中25項創新的航天技術。X-37A已在2006年完成了一系列的受控運載測試和自由飛行測試任務,它從私人公司的的“白騎士”雙體航空器上釋放,用于測試從大氣層內部的重返軌跡。
長期以來,美國軍方一直致力于發展軍用航天飛機。X-37實際上是一種小型無人軍用航天飛機的原型機,它最初擬用航天飛機發射,后因“哥倫比亞”號失事以及考慮經濟因素,所以改由宇宙神-5火箭發射。
美國軍方發展X-37B的主要目的是降低風險、進行各種試驗和為可重復使用運載器技術發展操作概念,最終發展成全球打擊平臺。該項目已與美軍的作戰及時響應型太空項目結合,美國軍方已在范登堡空軍基地配備一架X-37B,它能在緊急情況下快速發射,使其在軌停留,為作戰指揮官提供服務,之后返回。軍方想通過這種試驗,改變空軍航天飛行的方式,最終把它演變成太空軍用偵察機、太空戰斗機甚至太空轟炸機。
X-37B原定使用無毒可存儲的高純度過氧化氫和噴氣推進-8煤油作為氧化劑和燃燒劑,推力約31千牛,用于滿足軌道機動和軌道返回所需。不過隨著美國航空航天局把該項目轉交給軍方,X-37B的推進劑也改為技術成熟的四氧化氮/肼燃料,從而使X-37具備更強的空間機動和離軌能力。X-37現采用AR2-3火箭發動機作為動力,能得到25倍聲速的飛行速度,所以成為美國空軍未來太空戰斗機——空間機動飛行器的技術驗證機。
美國空軍未來的空間機動飛行器將基本以X-37B為基礎的。空間機動飛行器是美國軍用航天飛機的一部分,是一種可重復使用且能長期在軌并進行軌道機動的飛行器,并具備返回地面后72小時內重新升空的能力。在實際作戰,空間機動飛行器一般需要攜帶通用航空飛行器來實施對地攻擊。
X-37B在3次飛行中總計在軌飛行1367天,這比美國已退役的航天飛機135架次任務合計1334天的在軌運行時間多出33天,成為一種可負擔得起且具備快速響應能力的無人飛行器。它將繼續驗證重復使用航天飛行器技術,證明重復使用航天飛行器是支持關鍵航天任務的一種可負擔得起的選擇方案。X-37B項目正在為空軍驗證一種可靠的重復使用無人航天試驗臺。其試驗目標包括空間試驗、風險降低試驗和重復使用航天飛行器技術運行方案研究,重復使用飛行器將成為未來航天任務的關鍵使能能力。
目前,X-37B執行的秘密任務由美國空軍快速能力辦公室主持并提供資金,其任務控制由科羅拉多州施里弗空軍基地的第3太空實驗中隊負責。該中隊的工作是天基演示、新技術探索與試驗測試,并收集空間物體信息和其他情報收集任務。因此,X-37B的任務可能是既俯視地球又監視太空。
一些分析人士認為,X-37B任務可能搭載了最近解密的“靜止軌道空間態勢感知計劃”的傳感器。美國國防部空間政策副助理拉瓦羅在證詞中說:“我們需要監視地球靜止軌道所發生的情況,并讓大家知道我們有這個能力。”美國空軍太空司令部司令謝爾頓將軍說:“來自‘靜止軌道空間態勢感知計劃’的數據將有助于及時、精確的軌道預測,增加對地球同步軌道環境的了解,并進一步增強航天飛行的安全性,包括避免衛星碰撞。”空軍顧問馬歇爾·卡普蘭說:作為試驗飛行器,X-37B預示著將有更多技術和型號出現。”它使我們具備了以前所沒有的一些靈活性。
何許機也
X-37B長約8.2米,翼展4.6米,機高2.74米,滿載燃料時的質量約5噸。其試驗貨艙與卡車運貨艙差不多大小,長2.13米,直徑1.22米,可容納227千克的設備,裝有1臺大型火箭發動機,能進行(以1126千米/小時的速度進行)顯著的變速和脫軌機動,飛行高度為202~925千米,由太陽能電池陣提供動力,設計在軌停留為270天,但良好的性能可使其飛行時間大大延長。
X-37B的外形很像航天飛機,但兩者有很多不同,例如:X-37B是無人自動飛行,而航天飛機是有人駕駛的;X-37B是用宇宙神-5火箭發射,而航天飛機是靠自身攜帶的主發動機上天;X-37 B在軌時間可達9 個月,而航天飛機只能在太空飛行不超過20天,所以X-37B更適合執行那些隨時需要變軌的長期航天項目,如戰區偵察等;為了長期在軌飛行,X-37B使用小型太陽電池陣供電,而航天飛機使用燃料電池供電;X-37B的尺寸只有航天飛機的1/4,可稱得上是一種迷你型航天飛機,若將航天飛機比作一輛大貨車,那么 X-37B是一輛跑車。
值得注意的是,有很多媒體將X-37B稱為空天飛機,這是不準確的。因為空天飛機的全稱叫航空航天飛機,是普通飛機和航天飛機的“混合物”或叫“混血兒”,可以水平起降。它同時載有航空發動機和火箭發動機,可像普通飛機一樣在跑道上起飛,在大氣層內飛行時
用航空發動機提供動力;在大氣層外飛行時由火箭發動機提供動力。而X-37B的發射方式和航天飛機一樣,只依靠火箭發動機進行垂直發射,所以它是一種小型航天飛機,而不能算空天飛機。
美國空軍太空司令部司令謝爾頓表示,X-37B的確非常方便,可以重復使用,但效費比并不高。至于它是否具有卓越的作戰效用,則是另一個問題了。想要獲得這種能力,未來還要開展長期的研究。目前,軍方對是否繼續發展X-37B有爭議。有人認為X-37B具有快速把小衛星送上軌道的能力,但也有人認為為此不值得花費如此高昂的成本。空軍將對其未來前景進行討論。
鏈接:X-37B主要驗證對可長期留在太空并且可重復使用的航天器來說必須的技術,是使太空進入變得更為常規、經濟可承受、更為及時響應的所有努力的重要一步,所驗證的技術和部署方案將為未來的作戰人員提供能力,加快發展并部署國防部挑選的作戰支持與武器系統。
美國太空司令部發言人曾證實:軍方只研制了2架X-37B。美國空軍太空司令部司令謝爾頓承認空軍沒有訂購更多類似X-37B這種有翼、可重復使用飛行器的打算,沒有發展一種更大型的X-37B的計劃,以空軍負擔得起的方式發展更大型X-37B的計劃是確定不存在
的。空軍期望“在相當長的一段時間內保持這種能力”。 每次X-37B任務保守估計耗資1.8億美元。
責任編輯:劉璐瑤