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低调试飞的“X-37B”轨道测试机(OTV)

2010-04-21 知远/天火

美国东部时间22日19时52分(北京时间23日7时52分),可重复使用的“X-37B” 轨道测试机搭乘“阿特拉斯-5”型运载火箭在弗罗里达州卡纳维尔角发射升空。美国空军负责太空计划的副部长帮办加里•佩顿日前对美联社记者表示,“X-37B”返回地球的时间表尚未确定,这将取决于其试飞的表现。如果一切顺利,“X-37B”将在重新返回大气层后降落在加利福尼亚州范登堡空军基地,或在备用的爱德华兹空军基地。美国国防部网站及美国空军网站均无正面的新闻报导,也无更为详细的任务细节透露。这种飞行器将具备自由进出太空轨道的能力,并能以超高音速在大气层中飞行。
佩顿还向媒体透露,这次试飞活动由空军太空司令部第3太空实验中队负责。因为这是一次新的实验活动,除了科罗拉多斯普林斯彼得森空军基地负责跟踪控制外,空军没有建立独立的地面控制单位。但可能在未来会组建。第3太空实验中队是空军太空司令部的一个重要部门,负责在太空进行演示验证、探索以及实验等工作。
据美国空军官方网站4月16日美国空军快速能力办公室主任戴维•汉密尔顿透露,“目前‘X-37B’ 轨道测试机是一个灵活的太空测试平台,发射升空后可在轨道上运行长达270天,在此期间,它将展开一系列的实验来测试其导航、控制、热保护、航空电子、高温结构和密封等系统。这是继美国航天飞机之后第一个可在飞行轨道上运转数月,并有能力将实验数据回传到地球进行进一步检验和分析的太空测试平台。” 他还说,“X-37B是将太空活动日常化、经济化和可控化的重要一步。这种技术和概念将会为我们未来的太空战士提供各种能力。”
“X-37”项目最初由美国航天局(NASA)马歇尔研究中心发起,目前由负责采购、技术和后勤的国防部副部长以及空军部长直接领导的空军快速能力办公室具体负责该项目的运行。该办公室曾与美国空军空间司令部就其转变为一种太空作战能力进行过深入的探讨。但军方高层认为,首先要做的是应充分测试该系统的综合能力与性价比。但不管如何,该项目推动了美国国防部战斗支持和太空武器系统领域技术的发展。
美国航天局的“X-37”项目开始于1999年,按原计划,“X-37”将在2002年进行第一次大气层内的无动力试飞,而轨道试飞和两次正式任务将被安排在2003年。但是,美国空军2002年取消了“X- 37”项目,理由是“X-37”不是一个专门用来测试军事科技的计划,此举不可避免地造成了一些资金上的困难和进度上的延误。航天局曾计划建造两种平台,即降落测试平台和轨道测试平台。前者验证了飞行动力学并扩大了美国宇航局于1998年至2001年期间利用“X-40”进行的低速低空测试范围。美国国防高级研究计划署成功地进行了一系列的俘获和释放测试,而第二种轨道测试平台一直未建。接着在2003年11月,美国航天局在美国空军的要求下重新恢复“X-37”试验型空间飞机在轨飞行270天的计划,目的是验证装有照相机和炸弹的空间飞机一次飞行在地球轨道呆几个月的可行性。 2004年,美国航天局声称“X-37”计划不再符合NASA的长期目标,并在同年的9月13日把这个计划转移给美国先进计划研究局(DARPA)。2005年6月 21日,“X-37”搭乘曾首次进入太空的民用运载飞机“白骑士”首次空中飞行试验。2006年,美国航天局因缺乏资金无力发展“X-37”航天飞机的时候,由美国空军接手了该项目。2007年4月,DARPA曾在大气层边缘对“X-37”进行了首次秘密投放测试。试验中,“X-37”被带到太空,然后被释放并直接降落。降落时,“X-37”飞出跑道,机头部严重受损,试验并不完全成功。
目前的“X-37B” 轨道测试机计划就是在此基础上发展起来的新型航空航天飞行器。其主要任务是可重复使用的航天载具测试;主要承包商为波音公司;高2.9米、长8.9米、翼展4.6米、起飞重量:4990公斤;动力系统为砷化镓太阳能电池和锂电池;发射载具为洛克希德•马丁“阿特拉斯-5”型运载火箭。
“X-37B”的机翼前端有最先进的隔热能力。在航天飞机上容易受热的地方覆盖着强化的碳碳复合材料,而“X-37”却利用不同的材料,由加强的抗氧化合成材料纤维组成的隔热块。这种材料是由从事航天飞机热保护项目的戴维•斯图尔特领导的小组研发出来的。
斯图尔特解释称,在返回大气层的过程中产生的热量并不是只有摩擦引起,而且还包括由表面原子组合产生的热量。在这种情况下,航天飞机的碳碳复合材料会氧化,而新材料却有抗氧化的能力。而且相对航天飞机的隔热层,“X-37B”的隔热层也更厚,所以机身表面温度升高的速度很慢。这种新材料还可以降低机身重量,从而负载量更大。
由于美国空军没有透露“X-37B”更多的细节及将来的任务使命,连兰德公司分析师威尔逊都说,“这是一个项目的开始还是结束,令人疑惑”。知远战略与防务研究所防务专家郭惠志认为, “X-37B”最后成功的话,在未来它可能担任的角色无非几种,一是作为太空无人穿梭机,成为洛克希德•马丁公司研制的飞船“乘员探索飞行器”(CEV)的低成本补充品,充当往返太空的太空交通工具;二是可装备救援设备进行国际空间站人员救援;三是如果装备机械臂之类遥控装置,那它还可以获取间谍卫星之类的太空物品,充当反卫星武器。四是用于商用航天市场,降低载人或搭载进入轨道的巨额开支。当4月20日航空周刊记者格雷厄姆•沃里克问及是否“X-37B”将安排在轨捕获或与国际空间站对接任务时,美国空军负责太空计划的副部长帮办加里•佩顿直接进行了否认。
美国空军空间司令部在《美国太空作战力量2020年发展构想》的长远规划中,明确提出美国太空作战力量是建立4个目标:空间控制、全球作战、作战力量“空天地一体化”和全球战略伙伴关系。美国著名战略家布热津斯基则认为:“争夺太空的主要目的不是为了直接掠夺资源,而是为了获取有决定意义的战略筹码,并把太空军事力量的行动自由优势转化为空中、海洋和陆地的优势,获得制信息权、制空权、制海权和制天权,进而获得战争的主动权。夺取制天权的目的是要控制太空,确保美国及其盟国具有进入太空的行动自由,以及在需要时阻止他国应用太空的能力”。
在此太空发展战略指导下,美国加速研发具备作战太空作战能力或作战支援能力的航天载具也在情理之中。《2008年高超声速项目路线图》也将X-37B项目纳入其中。按美军对太空作战飞行器的要求,该飞行器将能垂直或按要求发射,将载荷送入太空、执行监视或其他类型的战斗支援任务,随后返回地球并进行水平着陆,并符合美军“作战响应空间”(ORS)计划要求。
据美国《航空航天技术周刊》2010年3月22日文章介绍,“作战响应空间”(ORS)计划旨在发展为战场指挥官直接提供战场信息支援能力的空间系统。美军已相继发射“战术星”-2和“战术星”-3进行ORS能力的演示验证,目前正计划在2010年底使用“米诺陶”-1火箭发射ORS-1卫星。ORS-1卫星是“作战响应空间”计划的首颗工作型卫星,将应用在伊拉克和阿富汗地区直接为美国中央司令部提供战场图像。2009年12月,美战略司令部已制定ORS作战应用概念。
ORS-1卫星由美空军空间发展与试验联队负责管理,其主承包商为古德里奇公司,子承包商为ATK公司和Fairchild成像公司。古德里奇公司负责ORS-1卫星的综合集成,并研制主侦察传感器,该传感器由U-2高空侦察机航空相机改进而来。ATK公司负责提供卫星总线,已于今年2月交付,战术星-3的卫星总线也是由ATK公司提供。Fairchild成像公司负责为ORS-1卫星提供副侦察传感器。由于在测试工作中,副侦察传感器的两个焦平面阵列相继损坏,影响到了ORS-1卫星的集成工作,但空军表示有信心按计划发射ORS-1卫星。
    目前,美军的航天侦察能力主要由国家侦察局负责提供,但存在作战响应慢、费用昂贵等不足,因此美国防部将ORS能力视为弥补能力不足的创新途径。ORS能力建设也得到美国会的大力支持,在国会的呼吁下,ORS计划2010财年预算从1.13亿美元增加到1.25亿美元。
美国空军已经向波音公司订购了第二架“X-37B”。这个无人空天飞机如果证实可靠并造价便宜的话,可以促使美军快速大量部署低轨道小型卫星就如上所提到的ORS-1战术卫星。
尽管“X-37B”属于低轨道航天器,轨道高度在500千米以内,其直接的太空作战能力有限,但“X-37B”仍是历史上第一个用于军事目的的空天飞机项目。无论如何,“X-37B”将是美国空军太空行动的一场革命。




穿越大气层(假想图)




波音公司技术人员在测试机身结构

2003年7月时的结构完整性测试



 

[责任编辑:诺方知远]

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