争夺太空优势
来源:用户上传
作者:
2015年5月20日，在美国佛罗里达州卡纳维拉尔角航天发射场，一枚“宇宙神”-5型运载火箭搭载X-37B无人空天飞机飞离发射台，X-37B第四次在轨测试之旅由此开启。与前三次不同，美国空军这次主动透露X-37B主要是测试电推进火箭（霍尔推进器）等新技术。霍尔推进器通过电离、加速惰性气体氙产生推力，与传统火箭发动机相比推力不大，但胜在能效大幅提高。采用霍尔推进器有望增加卫星、空天飞机等的有效载荷，增加其在轨操作和机动变轨的次数，提升航天器的使用寿命和灵活性。
美国军方为什么如此密集地进行X-37B发射与在轨飞行试验任务？X-37B到底能够完成哪些太空作战任务？它在美军太空作战体系中又会发挥什么样的作用？
紧锣密鼓加紧测试
X-37B轨道验证飞行器（也称无人空天飞机）是美国军方的秘密研制项目之一，由国防部国防高级研究计划局（DARPA）提供技术和资金支持，美国空军负责项目管理，美国第二大军火商波音公司则是负责技术研发的主承包商。
美国在空天飞机领域的技术研究和试验已经持续了几十年时间。X-37B是在X-37基础上升级改进而来。X-37当初是美国宇航局（NASA）负责的尖端研制项目。1996年NASA提出Future-X计划，其被拆分成两个子计划，其中规模较小的“探险者”就是X-37计划。由于另一项X-33计划一度被冻结，影响到好几项关键技术的研究进度。为了让致力于太空运输技术开发的几个研究机构能继续把它们的实验结果送上太空进行高超音速飞行验证，从1998年底到1999年7月，NASA与波音公司签署4年合作协议，建造一系列验证机中的第一架。依照计划X-37是第一架同时具备太空轨道飞行和具备再入大气层能力的飞行器，而机上的自动操作系统可以在NASA所致力的“降低进入太空的负载成本”上扮演关键性角色。在原计划中X-37拟由航天飞机携带进入太空，但在研究发现使用航天飞机携带X-37进入太空不合乎经济效益后，就改由“三角洲-4”或相似的其他运载火箭搭载发射入轨。在太空中X-37可以利用其本身配备的火箭发动机推动，获得25马赫飞行速度，在太空中进行21天时间的相关实验，然后再入大气层重返地球，降落在传统的地面机场跑道上。1999年美国空军接手了这个项目。
作为美国空军高可靠性、可重复使用的无人太空实验平台的验证项目，X-37B任务目标包括太空飞行技术实验、降低风险和作战概念发展，具体由空军快速能力办公室（项目主管机构）和第30航天联队负责实施。据美国空军透露，测试的相关技术主要包括：先进制导、导航与控制；热防护系统；航电系统；高温结构及密封；可重复使用的保形隔热瓦；轻重量的机电系统；自主轨道飞行、再入及着陆系统。
目前美国空军和波音公司正在加紧推进X-37B无人空天飞机测试，已经制造出两架技术验证机，并进行三次发射入轨试验飞行任务：2010年4月22日首架验证机在卡纳维拉尔角发射上天，同年12月3日在范登堡空军基地自主着陆回收，在轨飞行225天；2011年3月5日第二架验证机在卡纳维拉尔角发射上天，2012年6月16日在范登堡空军基地自主着陆回收，在轨飞行468天；2012年12月11日首架验证机在卡纳维拉尔角进行第二次重复发射，2014年10月17日在范登堡空军基地自主着陆回收，在轨飞行674天。X-37B的设计在轨工作时间一般为270天，但这三次测试累计在轨工作时间长达1367天，甚至超过了美国航天飞机在全部135次太空飞行任务中累积的1334天在轨时间。
在外形上，X-37B无人空天飞机与载人飞行的航天飞机有点相似，但个头大约相当于后者的四分之一。航天飞机可以重复使用的轨道飞行器很像一架大型三角形后掠翼飞机，全长37.27米，与DC-9型客机大致相仿，放下起落架时高度17.27米，不带载荷时自重68吨；X-37B的机体长度为8.9米，高度2.9米，翼展4.5米，发射质量4990千克。两者运载能力也大不相同。航天飞机的前段是处于正常气压状态的乘员舱，分成三层，一般可容纳4―7人，紧急情况下可载10人；中段是有效载荷舱，这个大型货舱长18米、直径4.5米，容积达300立方米，一次可携载29吨有效载荷，可装载各种卫星、大型天文望远镜和各种深空探测器等，并利用机械臂在太空轨道上进行施放作业。X-37B的载荷舱长度2.13米，宽1.22米，有效载荷227―300千克，货舱空间和容量均比较小。
在技术上，X-37B可重复使用运载器的整个飞行剖面大致分为起飞、上升、入轨、再入、末端能量管理及着陆阶段，其中包括亚轨道飞行和近地球轨道飞行。它是以运载火箭助推为动力、两级入轨可重复使用的运载器验证平台，由运载火箭发射进入太空轨道，可在轨道上停留并等候攻击命令，执行任务的范围比传统的航天飞行器更广泛。由于可重复使用运载器不仅具备大气层内飞行能力，也可以进入亚轨道或近地球轨道空间飞行，因此其在军民领域都有广泛用途。
蒙着面纱的太空多面手
从X-37B首次升空执行太空在轨飞行测试任务以来，美国军方对X-37B项目的具体情况和实际进展一直高度保密。美国空军认为“对于整个美国空军，乃至整个美国而言，都是一次历史性的成功，它标志着美国在无人驾驶空间飞行器研发领域又迈出了一大步”。这足以说明美国军方正在利用X-37B打造新的太空优势。
X-37B项目的具体任务细节和成本预算等都属于机密，尽管已经进行过在轨操作等数十项技术试验，但对于具体实施进展情况美国军方一直守口如瓶、秘而不宣。据制造商波音公司介绍，X-37B轨道测试飞行器在距离地球表面177千米至800千米的低轨道上运行。据观测X-37B第三次任务的轨道高度比之前两次任务要低，约350千米，轨迹覆盖从北纬43.5度到南纬43.5度之间的广大地区。在完成任务后，X-37B重返大气层并几次着陆地点都选在范登堡空军基地，它那条长4572米、宽61米的跑道可供X-37B水平着陆。 X-37B具有很强的在轨机动和变轨能力。其进入太空轨道后伸展开小型砷化镓太阳能电池帆板，使用小型太阳能电池和锂离子蓄电池组织供电方式提供工作能源。X-37B火箭发动机采用甲基肼和四氧化二氮的双组元自燃推进剂，虽然甲基肼具有剧毒，但在技术上更成熟。X-37B在轨机动能力一直是测试的重点内容之一。由于X-37B需要对敌方航天器进行侦察、攻击，因此需要不断变轨，而且需要具备不同高度的轨道机动能力。同时X-37B也需要不断变轨进行自我防御，因为轨道上的太空垃圾实在太多，稍不留神就有可能被空间碎片击中而失效甚至解体。对于10厘米以上的空间碎片，美军的太空目标监视系统可以及早发现并发布预警信息，X-37B可以进行机动规避；但一旦遇到小于10厘米空间碎片，X-37B就只能靠幸运之神关照了。
第一架X-37B首次成功着陆后美国空军经过仔细检查发现其机身上共有7处空间碎片撞击导致的轻微损伤和一个轮胎爆裂，但这并未导致其在自主着陆过程中偏离航向。而这架X-37B经过整修后又在2012年12月再度发射升空，完成了第三次在轨飞行测试，验证了可重复使用能力。
从能力和用途上看X-37B完全有可能发展成为美军下一代空天作战飞行器，除具备较强的空间在轨操作和攻击能力外，还可执行其他空间作战任务。从X-37B三次在轨飞行试验和技术验证情况来看，美军完全有可能将其用于天基战术侦察、攻防兼备的空间操作等军事航天活动，远期则有可能发展成为满足对地打击作战意图的空间作战飞行器。俄罗斯地缘政治问题研究院副院长康斯坦丁・西夫科夫在接受《真理报》采访时表示，X-37B可重复使用运载器基本上可以断定是多功能太空战机，除反卫星作战外，还可用于反导拦截和对地面目标实施打击。
太空作战序幕悄然揭开
美国军方积极探索和发展太空作战能力，有可能揭开未来太空作战的序幕，把现在主要侧重于太空信息支援的航天应用推向夺占太空优势的航天控制，即把太空转变成为真正的战场，美国军方是太空军事化的始作俑者。
美国早在1959年就率先进行了世界上第一次反卫星武器试验，1964年―1975年部署过核弹头的拦截弹道导弹的反导拦截弹，完全具备地基反卫星作战能力。1977年转而研制小型机载动能反卫星导弹并由F-15战斗机在1985年9月13日进行过发射试验，成功摧毁过一颗卫星。20世纪80年代末以来美国重点发展地基反卫星动能导弹，并以反导拦截系统研制为掩护在技术上取得重大进展，已经达到实战化使用水平。2008年2月21日美国海军提康德罗加级导弹巡洋舰“伊利湖”号在夏威夷西北部的太平洋海域发射经过改装的“标准”-3A型反导拦截弹，在约209千米高度成功摧毁了处于坠落过程中的USA-193号军用侦察卫星，充分展示了美军对于500千米以下中低轨道航天器的有效拦截和物理摧毁能力。
空间武器装备是太空作战的重要物质技术基础，主要包括空间信息支援系统（以部署在外层空间轨道上的各类军事应用卫星为主）、空间作战装备和空间作战保障装备三个系统。空间攻防对抗是军用航天器和空间作战装备发展与运用的必然结果。空间作战装备是指部署在外层空间轨道上用于攻击航天器或地球表面目标的武器系统（即狭义上的太空武器），以及部署在陆地、海洋或空中并专门用于攻击航天器的武器系统，包括硬摧毁型反卫星武器和软杀伤型反卫星干扰装备。主要包括：①空间态势感知装备；②反卫星武器系统，即部署在地球表面（陆地、海洋、大气空间）和外层空间、专门攻击航天器的各种武器系统，如动能反卫星武器、定向能反卫星武器以及专门用于干扰卫星及星载设备和信号的电子干扰装备等；③新型空间攻击武器系统，如用于攻击或破坏航天器的空间智能机器人、空间作战飞行器等在轨操作的空间武器，以及空间反导系统、空间对地攻击武器等新型空间武器系统；④航天系统防护技术和装备。
美国空军X-37B无人空天飞机的发射和在轨飞行测试反映了美国军方大力发展太空作战装备的决心和能力。X-37B具有飞行速度快、滞空时间长、发射费用低、可重复使用等优点，还拥有强大的侦察和攻击潜力，完全有可能成为美军“空天战机的雏形”。目前美国空军正在加紧进行X-37B测试验证，除继续完善其关键技术外，还广泛进行在太空轨道上执行情报收集、发射小卫星、测试太空设备等工作，已经从单纯的飞行技术测试转入了具体任务应用测试的新阶段，这为美军加快研制开发实用化空天飞机奠定了基础。
从长远目标和潜在军事应用价值来看，美军有可能在X-37B的基础上发展新型的无人空天作战飞行器。它可以在外层空间轨道上长期飞行待命，一旦接到攻击命令即可快速变轨并对卫星或陆地、海洋、空中目标发起攻击，并且具备再入大气层内飞行能力，执行空间对地攻击任务的能力比现有的各类航天飞行器或航空飞行器更为强大，从而实现美国空军提出来的“一小时打击全球任何目标”的作战设想。
一是提供天基战术侦察能力，满足战场目标侦察的应急使用要求。X-37B有效载荷舱能够携带小型光学、雷达、电子信号侦察设备，并且根据需求灵活配置，或者携带微型卫星在轨部署，进行应急战术航天侦察，使作战部队在瞬息万变的战场态势下能够把握作战先机。X-37B的机动性和变轨能力均很强，比现有的大型侦察卫星更加灵活，再加上可以重复发射使用，能够快速进出空间，从而真正满足应急使用。
目前美军航天侦察能力主要由国防部下属的国家侦察局负责，但存在作战响应速度慢、费用昂贵等不足，因此美国国防部决定发展空天飞机来弥补航天侦察能力的不足。X-37B能够搭载多种侦察设备，在太空轨道或高空对海陆空目标及太空轨道目标进行侦察，并将侦察信息实时传递给作战部队，并且可以同时承担侦察、导航、控制、红外探测，在完成任务后还能自动返回地面。如果这种无人空天飞机技术可靠性得到充分验证，还可以转化应用于新型卫星的研制，保证美军快速、低成本、大量地部署低轨道侦察卫星。
二是具备空间操作任务能力，满足有限的空间对抗要求。虽然X-37B无人空天飞机的货舱容积和载重量小，导致其无法携带相对复杂的设备进入太空轨道，或在太空轨道上执行复杂的空间操作，甚至都不能携带像“轨道快车”（美军2007年进行在轨试验的空间智能机器人，具备空间操作能力，可以捕获卫星并完成在轨修理、加注燃料、更换零部件等作业任务）这样的小型卫星系统。像航天飞机过去所执行的在轨抓获卫星、修理卫星和施放卫星等作业能力，X-37B目前还无法达到，但它可以通过空间在轨自主交会对接技术，对非合作目标进行近距离观察或破坏作业。如果再加以改进，尤其是增大载荷空间与容量，就可以执行空间监视、在轨维护、在轨空间目标捕获甚至摧毁目标等一系列太空作战任务。
三是具备携载对地攻击武器潜力，满足天基对地球表面目标精确打击的要求。从出身于好莱坞的美国总统里根1983年提出“战略防御倡议”（俗称星球大战计划）至今，美国军方一直没有放弃对天基武器系统的作战设想和技术探索，X-37B无人空天飞机有可能成为美军未来空间作战飞行器研制开发的技术基础。一旦能够实现这一目标，美军就会具备从太空轨道上对地球表面目标进行实时化、快速化精确打击的作战能力，到了那个时候，美国空军所追求的“一小时打击全球目标”作战构想就会真正变为现实。
转载注明来源:https://www.xzbu.com/2/view-11758821.htm
