美军为啥要打造“迷你”型航天飞机?
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美军为啥要打造“迷你”型航天飞机?

2022-10-29 19:24:02 投稿作者:网友投稿 点击:

据媒体报导,当地时间4月22日19时52分,美军打造的“迷你”型无人军用航天飞机X-37B,从美国佛罗里达州的卡纳维拉尔角,用“宇宙神”火箭发射升空,并将在加利福尼亚州着陆。

X-37B是在美国宇航局研制的X-37的基础上发展起来的。-X37用于试验重复使用航天运载器在轨和再入环境。在美国前总统布什提出美国航宇局要集中精力重返月球之后,美国航宇局决定停止了X-37项目。2006年11月,由美国空军和美国国防部高级研究计划局接收了这个项目,共同出资开发X-37B。X-37B的主承包商为波音公司。X-37B的尺寸约为美国航天飞机的1/4,重4989.5千克、长8.8392米、翼展约4.572米、高2.926米,其有效载荷估计在227千克左右。首次飞行不带有效载荷。

美国军方对X-37B项目的保密工作,做得非常到位。作为研制者的波音公司对此次试飞,也一直保持沉默,美国空军快速反应能力办公室,更是守口如瓶。在4月举行的第26届美国航天大会上,美国空军女发言人安琪·布莱尔表示,X-37B能够支持一系列实验。她说:“第一项任务将重在验证对可长期留在太空并对可重复使用的航天器来说必须的技术,即独立实现返航和着陆的能力。这是一项正在发展中的项目,与国防部的很多研发努力一样,有关这种轨道试验飞行器性能、局限怀才不遇以及缺陷的细节处于严格保密之中。”

航天飞机具有重要的军事价值

中国媒体多年来一直报导,美国航天飞机由于运输费用居高不下,和发生两次机毁人亡事故,作为载人航天运输系统,与没有机翼的飞船相比,似乎并无前途。那么,美国军方为什么还要发展军用的航天飞机呢?实际上,美国军方从上世纪60年代以来,一直追求军用的航天飞机。原因是航天飞机在再入大气层时,它的纵向和横向机动能力,要比飞船大得多,从而它不仅可以选择在多个机场着陆,而且可以用来打击在地球上十分广阔区域的目标。此外,航天飞机由于再入和着陆时承受的过载较小,便于在着陆后重复使用。开始时,美国军方对航天飞机也曾寄以厚望,也曾在航天飞机上发射过军用卫星和进行过军用试验,但后因费用过高和它的载人航天的任务过于繁忙而终止使用。但是,美国军方始终没有放弃过发展属于军方自己的航天飞机的设想。X-37B的发射成功,终于初步实现了美国军方多年来的梦想。现在的X-37B与航天飞机有许多不同之处。首先,它是一种无人机,由于无人,不需要复杂的生命保障系统和救生系统,可以减轻许多结构质量。这是大气层中的无人机合乎逻辑的发展,特别是对于太空更加昂贵的成本和更加恶劣的环境,在军事应用上采取无人的形式,更加适宜。其次,它的电源从原来的燃料电池改为利用太阳能,从而其在轨运行的时间达到270天。最后,它采用了可贮藏的无毒的航空煤油,过氧化氢推进系统(第一次飞行时还用更成熟的四氧化二氮/肼推进系统),它的在轨机动能力,要比航天飞机大得多。这样,总有来说,X-37B这样的“迷你”型航天飞机较适宜用于军事目的。

在技术上,X-37B采用了比航天飞机更先进的防热系统,包括性能更好的用于机体的防热瓦、防热毡以及用于控制面的碳/碳化硅防热材料。同时,由于X-37B采用由运载火箭顶推的方案,不会产生航天飞机在发射时,当燃料箱外边的泡沫塑料块脱落后,会打坏机体防热瓦的情况。另外,它采用了现代军用飞机上成熟的电传操纵系统。由于这些改进,大大提高了它的安全性。

X-37B是一个轨道试验飞行器

美国航天飞机在研制时,采用了首次飞行就实现全部飞行性能的办法,虽然节省了经费和时间,但存在许多隐患,风险很大。这次X-37B采用了美军1994年就提出的“先期概念技术演示”方法。这种方法的目的是通过飞行试验,将开发成熟的技术(系统、分系统和部件)及时转入武器正式采办过程(即型号研制),甚至直接提供给作战人员。现在的X-37B是一个轨道试验飞行器,它不仅分步试验它采用的新技术,而且要多次进行军事应用试验。这样,不仅比较稳妥,而且最终节约经费。由于X-37B只是个试验飞行器,它的有效载荷很小,只能完成部分侦察和轨道服务任务。目前,美空军快速反应能力办公室已被授予采办、试验和验证X-37B试验飞行器的权利。该办公室发布的消息称,除了试验自动离轨能力外,X-37B试验飞行器还要验证许多新技术,例如新的热防护瓦、控制面的碳/碳化硅防热材料、高温部件、密封技术等,这些技术都将在轨道飞行和再人中进行验证。通过试验,美国空军还要确认航天运输和太空军事行动的经济可承受性。研究人员将从X-37B的首次飞行试验中获得大量有用的数据,而其他政府机构共享这些数据。

当然,X一37B试验成功后,也可以在这基础上发展重复使用的航天运输系统,也可为空间站运送货物,并为发展商用的载人的“迷你”型航天飞机打下技术基础。通过X-37B,美国可将已经成熟的航天飞机技术和有关人才传承下去,保持美国航天运输系统技术的持续发展。

从美军的长期规划看X-37B

其实,我们单独从X-37B一架试验飞行器,来分析美军发展“迷你”型军用航天飞机的目的,是很困难的。然而,从美国空军对太空作战飞行器大系统的规划设想出发,就一目了然了。美国航天司令部早在1998年4月,就公布了《长期规划》,在这个长期规划中,首次提出了太空作战飞行器系统的概念。它由太空作战飞行器和它的上面级组成。上面级有三种类型:“太空机动飞行器”(SMV)、“模块嵌入级”(MIS)和“通用再入飞行器”(CAV)等。美国空军发展X-37B就是瞄准这个系统中的“太空机动飞行器”的目标。“太空机动飞行器”能快速机动发射、费用较便宜、并能在轨和再入返回时有较大机动能力。“通用载人飞行器”的外形比“太空机动飞行器”具有更高的升阻比,从而它的机动性更好,它的有效载荷主要是常规的精确制导的炸弹,当它下降到低空后,就可以对目标进行攻击。“通用再入飞行器”的质量估计要在1200千克左右,其有效载荷估计在450千克左右。整个太空作战飞行器大系统,将具有确保进入太空的能力、侦察监视能力、反卫星能力、轨道服务能力和对地打击能力等。

在现有空间对抗环境下,军用卫星易损性是显而易见的,而且由于发射准备时间太长,费用太高,不能满足未来战争对快速响应的要求。只有发展“太空机动飞行器”,才能确保进入太空的通道。X-37B和美军设想的“太空机动飞行器”当然还有差距,但在缩短发射准备时间、降低费用和增加机动能力方面,都比现有的军用卫星有较大提高。另一方面,实际上,这种“迷你”型军

用航天飞机用于侦察和轨道服务,虽然比卫星和专门用于轨道服务的航天器的机动性好,但由于它带有机翼和防热系统,有效载荷将大大减少,所以不能完全替代无翼的卫星和专用的航天器。使用这样的航天飞机来反卫星,其性能也可能比不上在地面发射反卫星导弹。由于单个“太空机动飞行器”的轨道机动能力仍然有限,为了有较大的攻击范围和缩短攻击时间,需要发展复杂的星座,这在很长时间内很难实现。

美军航天飞机的未来

发挥军用航天飞机优势的功能,在于太空对地打击。军用航天飞机比现有的轰炸机的优势,在于它不受领空的限制,打击的范围几乎可以覆盖全球,而且由于速度快,攻击目标的时间也短得多。它比弹道式导弹的优势,在于它可以在轨道上机动。可以做到出奇不意地对地面发动攻击。

在X-37B首次飞行试验成功之后,美军将继续进行X-37B的轨道试验,试验军用有效载荷和延长它的在轨时间,并在2011年制造第2架X-37B。在X-37B的基础上,美军可能会研制有效载荷更大的“太空机动飞行器”,并和正在发展的“通用再入飞行器”技术结合起来,实现太空对地打击功能。美军在著名的“猎鹰(FALCON)”计划中,还发展了瞄准“通用再入飞行器”目标的高超声速技术飞行器(HTV-2)。

FALCON是“从美国本土发射和力量应用”的缩写词。据报道,当地时间4月22日下午4时许(只比发射X-37B的时间早了4个小时左右),在美国加利福尼亚州范登堡空军基地8号航天发射台,由“人牛怪Ⅳ型”火箭将HTV-2发射升空,但在进入飞行试验9分钟后,遥测站与HTV-2失去了联系。

另外,美军很快就要进行高超声速导弹试验飞行器X-51A的飞行试验——验证超燃冲压发动机在导弹上的应用。多年来,航空航天界许多专业人士都看好这种发动机在飞行马赫数大于5后,仍然有较高的性能,只是要真正用到高超声速飞行器上,还有种种困难。美国空军希望通过X-51A试验,突破超燃冲压发动机技术,进一步发展高超声速载机,用来代替现在发射X-37B的一次性使用的火箭,从而整个系统就可以在普通的机场上起降,成为一个真正意义上的两级空天飞机。此时,这种高超声速载机也可以用作高超声速轰炸机。

打开了研制天基武器的大门

进入2010年后,奥巴马的国防政策日益明朗,通过最近美国国防部公布的新的《四年防务评估报告》和《核态势报告》可见,近年来,美国除了继续保持核威胁外,积极发展非核威慑。

奥巴马一方面鼓吹“无核世界”,并逐步降低核威摄在国家安全中的作用;另一方面,继续加强太空威慑力量,其实质是在销毁所有核武器后,美国就凭它在常规武器,特别是太空武器方面的优势,仍可独霸世界。在非核威慑方面,其重点就是发展快速全球打击能力。由此可见,太空对地攻击,由于它的重要战略价值,已成为美国拓展快速全球打击能力的一项重要内容。这次X-37B的成功发射,打开了研制天基武器的大门。

佛罗里达州州立大学政治学系教授兼系主任罗杰·汉德伯格表示:“从国际观察家的角度上说,尤其是站在中国等积极投入航天领域的国家角度,X-37B项目进一步强化了他们的一种认识,即美国力图在快速反应中获得先发优势,其中就包括利用这种飞行器或者一种衍生物实现可能的太空武器化。”

为此,我们应当准确地判断美军发展X-37B的目的,既不能对它的能力任意夸大,也不能掉以轻心。


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