中國人民大學研究生37B(X37B空天“戰斗機”即將再次發射,中國航天器該如何應對強敵?)

時間:2023-07-13 16:20:03

美國最神秘的航天器:X37B空天飛機即將在2020年5月16日進行第六次飛行任務。這架5噸重的“迷你版”航天飛機,自問世之初,便籠罩在一團迷霧中。有人說,它能摧毀或捕捉衛星,還能攜帶核彈頭,甚至揣測中國有幾次火箭發射失利就與它有關……X37B在太空中到底執行了何種任務?會對中國航天器造成什么威脅呢?下面就由人馬君為您詳解這架空天“戰斗機”的身世,以及它在太空中所做的那些不為人知的秘密“勾當”。


X37B整裝待發




X37B降落在跑道上。自2010年4月首次發射以來,X37B已經執行了五次秘密任務


航天飛機的接班人

說起X37B,就必須得提一下它的前輩:航天飛機。高大上的航天飛機曾經是美利堅航天事業的象征,人馬君的青少年時期,一次次看著航天飛機帶著標志性的橘紅色燃料箱呼嘯而起,奔向太空,那感覺怎一個爽字了得?


航天飛機發射


然而好景不長,2003年,“哥倫比亞”號失事,七名宇航員遇難,航天飛機的高風險和高成本成為人們詬病的焦點。隨著2011年“發現”號執行完最后一次任務,所有航天飛機退役,美國載人航天的“榮光時代”也隨之結束。


哥倫比亞號失事前的影像


不過航天飛機的技術卻沒有被冷落,并且還孕育出了一個迷你版的“小弟”,將這種垂直發射、滑翔降落、可復用航天器理念繼續發揚光大,成為被全世界關注的秘密武器,這就是X37B空天飛機。


X37B在停機坪上


X37B的誕生

從上個世紀60年代開始,美國就提出了空天飛機的概念,試圖研制一種可以自主起飛和降落,既能夠在大氣層中飛行,又能進入太空的全能航天器。這樣的空天飛機是人類對航天的終極追求,即使在現在也難以實現,何況是60年前?在NASA相繼搞出了X15、X23、X24等驗證機后,人們發現這些怪模怪樣的飛行器與空天飛機相去甚遠,不過倒是為后來的航天飛機驗證了很多技術。


X15驗證機


到了90年代,空天飛機被空軍視為未來的重要戰略武器,1996年,NASA分別與洛克希德·馬丁公司波音公司簽訂了合同,研制X33“冒險星”和X37“探險者”。其中,較大型的X33除了不能水平起飛外,其它性能與理想的空天飛機已經很接近了,它可以不依賴任何火箭或助推器,僅靠自身的推進器就能垂直發射,進入太空,然后水平降落。顯然,這樣的技術指標在90年代還是定得太高,X33也令人惋惜的中途夭折了。


夭折的X33“冒險星”


還是原本作為配角的波音公司笑到了最后,雖然這哥們兒最近的處境很糟糕,但在20世紀最后那幾年還正是風生水起。X37雖然比較迷你,性能也不如X33那么驚艷,但勝在成熟,符合現有的技術水平。它不能載人,而且放棄了采用自身動力進入太空的不切實際之舉,老老實實的裝在火箭上發射,在太空中可以多次變軌,最后采用航天飛機的方式滑翔降落。


由火箭發射升空的X37B


1999年,X37計劃正式啟動,研制兩種飛行器:X37A進近和降落測試飛行器(ALTV)和X37B軌道測試飛行器(OTV)。2004年,NASA將X37項目移交了空軍,由美國國防部高級研究計劃局負責,從這時起,X37成為一個秘密項目,也成為公眾競相揣測的對象。


X37A滑翔試驗


2006年,在經過多次試驗后,ALTV的測試完成,更重要的OTV,也就是X37B,改由美國空軍快速能力辦公室推進,波音公司的幻影工廠負責生產。2010年4月,十年磨一劍的X37B首次發射升空,從此開始了它神秘莫測的太空之旅。


2010年4月,X37B由阿特拉斯5火箭發射升空


太空中的“釘子戶”

到目前為止,X37B一共生產了兩架(該數量有待證實)。2010年的第一次任務(OTV-1),X37B在太空中一呆就是225天。后來的任務周期一次比一次長,2017年9月發射的第五次任務(OTV-5),竟然直到2019年10月底才著陸,足足飛了780天,引來無數遐想。要知道,航天飛機在太空中最多只能堅持兩周。個頭更小的X37B為什么能如此“堅挺”,這與它的設計特點和用途有關。


X37B遨游太空


X37B身長8.9米,高2.9米,翼展4.5米,發射重量4990公斤,神似一架超小型的航天飛機,只是尾巴略長,顯得不是那么協調。在由阿特拉斯5型火箭發射時,X37B被以垂直狀態安裝在火箭頂部整流罩內,由半人馬座上面級火箭(Centaur)送入軌道。


X37B的內部結構,以及與航天飛機的大小對比


與航天飛機使用龐大的主發動機提供升空動力不同,X37B主發動機僅用于軌道機動和再入大氣層,因而減少了大量負擔。它使用的燃料是JP8煤油和過氧化氫,后來改用雙組元推進劑甲基肼 N2O4(有毒?。?,由上圖可以看出,X37B攜帶的推進劑相當多,可以保證在太空中進行大量的軌道機動。


地面人員身穿防護服操作


而與航天飛機采用燃料電池供電的方式不同,X37B還像衛星一樣帶著一塊太陽能電池板,可以不斷從太陽獲得電力,維持自身的運轉。再加上X37B不載人,省去了生命維持系統,這些因素綜合在一起,使得X37B可以在太空中長期駐扎,一兩年才下來一次。


X37B自帶太陽能電池板


而X37B的設計用途,就是要在近地空間內不斷的機動,并沒有一個像衛星和空間站那樣相對固定的軌道,經常一會兒在這里出現,一會在那里出現,飄忽不定,難以捉摸。這也就決定了X37B必須能夠在太空中長時間的工作,一次發射就能執行大量任務,如果實現不了這一點的話,就必須頻繁的進行發射和回收,成本效益比會直線上升,也許失去了存在的價值。


X37B再入大氣層


太空軍事化的開端?

對于X37B在太空中到底執行何種任務,美國空軍一直諱莫如深。這樣一架功能全面的飛行器,一上去就是幾百天,還在不斷的變換軌道,恐怕沒人會相信它沒有軍事用途。對于X37B是一架空天“戰斗機”的說法,美軍表示“不承認,不否認,不負責”,吊足了廣大吃瓜群眾的胃口。下面我們就來分析一下X37B可能具備的能力和使用方式。


攻擊和捕捉衛星:X37B擁有一個長2.1米,寬1.2米的內部貨艙,可裝載2噸的貨物,與航天飛機16米長的大貨艙相比,確實有點兒小了,不過裝載個把中小型衛星還是可以的。而貨艙中還配有機械臂,這使得X37B可以帶著衛星上天,并將衛星釋放到合適的軌道上。不過,為什么不把衛星直接用火箭送入軌道呢?那樣顯然更有效率,完全沒必要由X37B做這個二傳手。于是人們猜測,X37B擁有攻擊和捕獲敵方衛星的能力,如果有需要的話,甚至可以把衛星捉住,塞進貨艙里帶回地面。


太空中的一次異常爆炸,被懷疑與X37B的活動有關


這聽起來相當科幻,而實際上由于太空中零重力的特殊環境,攻擊和捕獲衛星要冒著巨大的風險。如果X37B發射彈丸摧毀衛星,四處飛濺的碎片有著巨大的動能和破壞力,即使它躲得遠遠的,也很難保證不會殃及自身。而假設X37B真的赤膊上陣,要捉拿敵衛星的話,風險就更大了,由于是無人操作,一個不留神,被衛星撞上,這損傷是小不了的!況且除了那些小型和微型衛星,一般的衛星都是有動力的,如果在捕獲過程中或捕獲之后,衛星開啟推進器,相信足夠X37B喝一壺的。


雖然難度很大,但我們仍然不能忽視X37B在這方面的潛力。不管怎么說,它已經具備了攻擊航天器的硬件條件,如果未來能夠開發出事先癱瘓敵方衛星的技術,想要捕獲也不是完全沒可能。而且X37B本質上還是試驗性質,通過它演練相關技術,將來很可能會搞出更強悍的下一代空天“戰斗機”,所以我們不可不防。


裝載核彈,全球核打擊而X37B在軍事方面另外一個用途就是作為“全球轟炸機”使用。假如它在貨艙內裝載一枚核彈,通過強大的變軌能力,可以在意想不到的方向對目標進行核打擊,準備時間很短,而且由于軌道變化多端,敵方很難預警。不過考慮到貨艙容量不大,攜帶的彈頭數量有限,X37B作為核打擊平臺的效果,能否比得上動輒10枚分導式彈頭的洲際導彈,還是有待商榷的。


2019年6月,X37B難得的被看到了一次


成為“孫悟空”般的間諜衛星在軍事上的第三個用途,就是將它當作一個高機動性的間諜衛星,這也是現階段最靠譜的方式?,F有的偵察衛星大多在固定的軌道上,對目標的探測頗受限制,即使有一定的變軌能力,由于燃料有限,也只能在小范圍內機動。而X37B則大不同,由于燃料充足,推力強大,可以隨心所欲的在任何時間出現在任何目標上空,真的是“海闊憑魚躍,天高任鳥飛”。地面目標慣常的反偵察衛星手段,建立在對衛星軌道預測的基礎上,一旦遇見了X37B,效果就會大打折扣。


為下一代空天“戰斗機”驗證技術:X37B雖然尺寸較小,能力有限,但是它五臟俱全,使用方式也與真正的空天飛機相差無幾,因此可以成為絕佳的技術驗證平臺。據悉,美國正在研制可載人的X37C空天飛機,比X37B更大,功能更全面,一旦服役,將成為我國在太空中的真正威脅。


X37C兩種不同構型


在5月16日的OTV-6任務中,X37B將首次攜帶服務艙,以及一個試驗裝置,該裝置能將太陽能以微波波束的方式傳遞到地面,據說未來可用于給長航時無人機提供動力,這也是典型的軍事應用。


X37B與X37C的比較


在現代戰爭中,“制太空權”顯得尤為重要。蘇聯解體之后,在太空中能夠挑戰美國的國家幾乎沒有,而美國的太空優勢,也在歷次局部戰爭中發揮了重大作用,例如GPS全球定位系統等。但隨著中國航天事業的蓬勃發展,美國明顯感覺到了壓力。為了在沖突中削弱我方的太空實力,將太空軍事化是美國的必然路線?!八抉R昭之心,路人皆知”,中國航天必須未雨綢繆,盡快研究相應的反制手段,才能避免被動。


我國航天器該如何應對

面對X37B的挑戰,我國應該如何應對呢?人馬君從非專業的角度,有三條建議:


提高航天器自衛能力:我國在太空中的衛星數量與日俱增,發揮的作用也日趨關鍵,例如北斗衛星導航系統已成國之重器,未來還將建設中國空間站,并發射大量的載人飛船,這些航天器在面對X37B時的生存問題必須要考慮??梢詮奶岣咝l星機動能力,增強抗電磁能力,以及安裝自衛裝置等幾個方面入手。最不濟的手段,一旦衛星被敵方航天器捕獲,還應該有一個可靠的自毀裝置,給它來個玉石俱焚,相信這種技術應該不難實現。


新一代載人飛船


增強空間監視能力:X37B的厲害之處主要在于機動變軌能力,使它的軌道無法預測。因此需要建立全球性的測控網絡,實現在近地空間無死角的監控,智能識別那些上竄下跳的可疑分子,隨時掌握它們的行蹤。


中國空間站構想圖


研制與之對應的空天飛行器最好的反坦克武器就是坦克本身。X37B的技術路線現在看來相當可行,我國也應該研制與之相對應的空天飛行器,“以彼之道,還施彼身”,美國在自己的衛星也可能受到威脅時,再摧毀我國衛星就得三思而后行了。據網上信息,我國的“神龍”空天飛行器似乎已經初露崢嶸,令人十分鼓舞。


“神龍”空天飛行器



進入21世紀以來,太空技術不斷發展,地球上空越來越熱鬧,各類航天器精彩紛呈。而隨著大國競爭的不斷深化,太空的軍事化已經不可避免,空天飛機的現身,也將是順理成章的事,甚至在不遠的將來,也許還能看到航天器的“空中格斗”。美國已經給我們提供了參考,希望我國在這一領域也能奮起直追,早日開發出自己的“空天戰斗機”。


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