絕密飛行：X-37B空天飛行器再創飛行記錄

文/楊慧君

▲X-37B在軌飛行示意圖

不久前，美國X-37B空天飛行器時隔兩年半重返地球，再次創下新的飛行記錄，在軌飛行時間超過908天。截至目前，X-37B已完成6次在軌飛行任務，累計飛行時間長達3774天，飛行里程超過21億千米。雖然美國高調公布了此次飛行任務開展的在軌試驗項目，卻再次引發世界媒體對其真實目的的大猜想。那么，X-37B有何神秘之處？世界各國都有哪些空天飛行器項目？

神秘光環 難覓真相

2022年11月12日美國東部時間上午5點22分，在太空遨游908天的X-37B空天飛行器降落在美國宇航局肯尼迪航天中心，再次打破此前保持的780天的飛行記錄。這是X-37B執行的第6次飛行任務，2020年5月17日由美國聯合發射聯盟“宇宙神”-5火箭搭載升空。

執行此次任務的X-37B是美國宇航局在20世紀90年代后期設計制造的兩架軌道飛行器之一。外形構造與當時的航天飛機高度相似，擁有同樣的圓鈍形鼻子和梯形機翼，不同之處是將航天飛機的單垂尾改成了V型雙垂尾，這樣便于將飛行器安放在火箭的整流罩內。作為迷你版航天飛機，X-37B全機尺寸僅為航天飛機的四分之一，長8.99米、翼展4.55米，擁有一個2.1米×1.2米的載荷艙，最大搭載力不足5噸。

X-37B返回地面后，美國媒體對此次飛行任務做了簡要介紹。X-37B搭載了美國海軍研究實驗室的“光伏射頻天線模塊”、美國空軍學院的“獵鷹星”-8衛星，以及美國宇航局的兩件試驗設備，在軌完成了多項美國軍方和美國宇航局的科學實驗。

“光伏射頻天線模塊”用于驗證將空間太陽能帆板收獲的電力轉換成射頻微波，并回傳地球的能力。“獵鷹星”-8衛星裝在X-37B尾部新增的服務艙中，衛星攜帶了5件實驗設備，包括磁梯度靜電等離子體推進器、超材料天線、碳納米管、姿控與能量儲存商用反作用輪和“天上平板”。來自美國宇航局的試驗設備主要用于研究輻射和其他空間條件對一塊材料樣板和糧食種子的影響。

▲2020年5月17日，X-37B由宇宙神-5運載火箭發射升空，執行第6次在軌飛行任務

作為美國最高機密項目，X-37B一直籠罩在神秘光環之下，此前美國空軍一直避談X-37B的在軌試驗任務。根據公開渠道，外界僅能獲取到X-37B每次飛行的部分公開任務，其前三次飛行均以測試飛行器性能為主。第一次驗證了先進制導和熱防護系統，太陽能帆板展開，飛行器自主再入和著陸，五次大幅度變軌測試。第二次驗證了飛行器軌道橫向機動能力，X波段雷達和機械臂等載荷能力。第三次驗證了飛行器可重復使用性能，通過發動機周期性點火維持軌道高度恒定在距地球343～360千米。此后便開始進行載荷搭載試驗，第四次測試了新型霍爾推進器、極高頻通信及新材料等試驗載荷，驗證了在不同基地靈活著陸的能力。第五次測試了先進結構嵌入式散熱器性能和重復使用能力，并首次開展了以更高軌道傾角進行機動的測試。

虛實相掩 欲蓋彌彰

從最初的諱莫如深到現在的高調宣傳其科學實驗目的，美軍都是在掩蓋其研發X-37B的真實軍事目的。雖然美軍一再否認，我們仍然可以從X-37B項目的演變歷程探尋一二。

▲ 2019年10月27日，X-37B在軌飛行780天后降落在肯尼迪航天中心

▲ 俄羅斯MAKS計劃由安-225運輸機搭載發射空天飛機示意圖

▲2017年9月7日，“獵鷹”-9搭載X-37B發射升空，這是X-37B的第五次發射，也是美國空軍首次將其交給非ULA（聯合發射聯盟）發射供應商

1996年出臺的美國《國家航天政策》中明確提出“發展外層空間控制能力，以保證美國自由進出空間和利用空間，并限制他國自由進出空間和利用空間”的“控制空間”戰略。1998年的《美國航天司令部長期規劃——2020年設想》又提出“控制空間、全球交戰、全面力量集成、全球合作”四種空間作戰概念。在此背景下，美國開始大力發展空間作戰平臺技術，X-37B等多個項目應運而生。

1996年，美國宇航局提出了Future-X計劃，包含“開拓者”X-33和“探路者”X-37兩個子計劃。由于種種原因，X-33半路夭折，但是X-37得以延續。1999年7月，美國宇航局與波音公司簽署了4年合作協議，開始建造兩架X-37驗證機。2004年底，美國國防預先研究計劃局（DARPA）接管該項目，并命名為X-37B項目。2006年美國空軍快速能力辦公室開始負責項目后續工作。美國太空軍成立之后，開始承擔X-37B的在軌運行和控制工作。

美軍高度評價X-37B，盛贊其是第一型同時具備太空軌道飛行和再入大氣層能力的飛行器。按照最初的設計，X-37擬由航天飛機攜帶進入太空，但是在隨后的研究中發現，這一方式成本太高，后續改由“宇宙神”-5火箭和美國SpaceX公司的“獵鷹”-9搭載升空。在太空中，X-37自身攜帶的火箭發動機可實現25馬赫的最高飛行速度，開展多項實驗任務，然后再入大氣層返回地球，水平降落至傳統地面機場跑道上。

▲ 英國“云霄塔”空天飛機

▲ 德國“桑格爾”空天飛機

雖然外界媒體對X-37B軍事用途做了大量猜想，但是美國軍方從未正面回應，而這也恰恰從側面證實了X-37B項目從未改變的啟動初衷。根據美軍設想，X-37B項目的遠期目標是發展一種真正的空天飛行器，即能夠自由往返于稠密大氣、臨近空間和軌道空間的可重復使用飛行器。這種空天飛行器將突破傳統的航天器與航空器的局限，實現在大氣層和空間自由穿梭飛行，具備廉價、便捷、安全、機動等優勢。

執行軍事任務的空天飛行器能夠像普通作戰飛機一樣，在接到命令后隨時升空作戰，既能在低空飛行，也能在太空中按照預定軌道飛行；既能執行進攻性作戰任務，又能執行防御性任務。空天飛行器所執行的軍事任務可以包括情報搜集、空中/太空打擊、戰場通信服務等，幾乎涵蓋了美國空軍和太空軍的所有任務類別，是一種真正全能的飛行器。

競相發展 全面布局

以X-37B為代表的空天飛行器是未來控制空間、奪取制天權的關鍵武器裝備之一。世界各主要軍事強國在這一領域展開了激烈的爭奪，美國一直處在“領頭羊”的位置，俄、德、英、法、印、日等國或重啟原來的研制計劃，或奮起直追，呈現出你追我趕的局面。

60多年來，美軍一直把空天飛行器當作長期的發展藍圖。經歷了從早期的技術摸索，到一系列空天飛行器項目方案研究和演示驗證試驗，美國于2001年提出了“國家航空航天倡議”，并在該倡議指導下完成了空天飛行領域從技術層面到應用層面的全方位布局，逐漸形成了多技術途徑同步發展的空天飛行器新格局。目前，美國正在全力推進基于“佩刀”組合發動機的兩級入軌空天飛行器研制項目，計劃2030年左右具備可實現性。

作為對美國X-37B項目的回應，俄羅斯曾多次表示可能重啟冷戰時期的“多用途空天系統計劃”（MAKS）。MAKS計劃由安-225或安-124飛機搭載發射，包括載人型、一次性使用型和無人貨運型三種型號，被認為是最接近空天飛行器的一種型號。

20世紀80年代以來，英國先后提出了“霍托爾”和“云霄塔”空天飛機研制計劃，后者也將基于“佩刀”組合發動機，實現單級入軌。2019年9月，英國又公開宣稱，將與澳大利亞合作開展“太空飛機”的研發工作。

2005年德國提出的SpaceLiner空天飛行器是一種亞軌道、帶翼可完全重復使用的兩級高超聲速飛行器，有望2035年前開展原型樣機首次飛行試驗。

此外，德國“桑格爾”、印度“艾瓦塔”和日本“希望”號空天飛機也曾紅極一時，但都因為技術難題和經費的問題黯然下馬。

空天飛行器飛行空域大、速域寬、飛行剖面復雜、飛行力熱環境惡劣，因此必然面臨著動力、氣動、結構材料、制導控制、生產制造、試驗保障等眾多領域的基礎科學問題與關鍵技術的挑戰，實現難度巨大。但是，空天飛行技術的發展將有助于大規模開發和利用空間，實現廉價、便捷、安全、機動的天地往返運輸，推動空間產業快速發展。美國高層曾多次在公開場合表示，“誰控制了太空，誰就控制了地球的命運”。世界各國正在迎難而上，競相發展，全面布局，其發展態勢值得我們高度關注。