X-37B空天飛機(jī)各項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)均得到驗(yàn)證，美軍或加速推進(jìn)其實(shí)戰(zhàn)化
X-37B是美國(guó)波音公司研制的一種無人駕駛軌道試驗(yàn)飛行器(OTV)，也是繼航天飛機(jī)之后美國(guó)研制的第二種可重復(fù)使用的航天器。首架X-37B原型機(jī)(編號(hào)OTV-1)于2010年4月22日發(fā)射升空，在近地軌道運(yùn)行7個(gè)多月后成功返回地面。第二架X-37B(編號(hào)OTV-2)于2011年3月5日發(fā)射升空后，也于2012年6月16日順利返回地面。這標(biāo)志著美國(guó)在小型、無人駕駛、可重復(fù)使用航天器技術(shù)領(lǐng)域取得了重大進(jìn)展，為其進(jìn)一步改進(jìn)并最終實(shí)用化打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。由于美國(guó)軍方對(duì)X-37B項(xiàng)目嚴(yán)格保密，加上X-37B迄今為止僅實(shí)施了兩次試飛，因此外界對(duì)該項(xiàng)目?jī)?nèi)容及技術(shù)細(xì)節(jié)知之甚少。本文將根據(jù)近期媒體的相關(guān)報(bào)道和國(guó)外部分專業(yè)人士的評(píng)論，對(duì)X-37B項(xiàng)目第二次任務(wù)飛行的情況進(jìn)行初步分析。
測(cè)試回顧：效能遠(yuǎn)超預(yù)期，大幅延長(zhǎng)在軌時(shí)間
按照最初的計(jì)劃，OTV-2發(fā)射入軌后，將會(huì)在軌道上持續(xù)運(yùn)行9個(gè)月的時(shí)間。但是到2011年12月實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)后，由于OTV-2在軌飛行狀態(tài)良好，美國(guó)軍方對(duì)該機(jī)的技術(shù)狀況深表滿意并擁有了足夠的信心，遂決定延長(zhǎng)該機(jī)的任務(wù)飛行時(shí)間，以進(jìn)一步測(cè)試其持久飛行能力。最終OTV-2的任務(wù)飛行時(shí)間超過了15個(gè)月(長(zhǎng)達(dá)468天13小時(shí)2 分鐘)，飛行總里程相當(dāng)于繞地球7000圈。這一在軌運(yùn)行時(shí)間不僅達(dá)到了先前OTV-1的兩倍以上，而且其一次在軌飛行時(shí)間也超過了先前美國(guó)各架航天飛機(jī)的累積在軌飛行時(shí)間。值得一提的是，目前有人認(rèn)為，美國(guó)軍方之所以延長(zhǎng)此次OTV-2的任務(wù)飛行時(shí)間，還有一個(gè)目的是為了更充分地向外界展示該機(jī)的性能，以期能夠影響美國(guó)政府決策，避免X-37B項(xiàng)目研發(fā)經(jīng)費(fèi)遭到削減。因?yàn)樵诿绹?guó)政府2013~2017年財(cái)政預(yù)算大幅度削減的背景下，目前X-37B項(xiàng)目經(jīng)費(fèi)存在著被削減甚至中止的可能。
OTV-2發(fā)射升空后，盡管美國(guó)軍方對(duì)其軌道參數(shù)等信息嚴(yán)格保密，但世界各國(guó)的地面天文觀測(cè)愛好者對(duì)該機(jī)的動(dòng)向保持了高度關(guān)注，密切跟蹤著其在軌運(yùn)行狀況。觀測(cè)者們發(fā)現(xiàn)，當(dāng)OTV-2于2011年3月發(fā)射升空后，最初位于高度206英里(331千米)、傾角42.8度的軌道上。到2011年夏天，OTV-2的軌道高度被略微抬升至209英里(337千米)，隨后便長(zhǎng)期停留在這一軌道上(傾角保持不變)。在此期間，OTV-2曾多次通過小范圍機(jī)動(dòng)變軌來克服太空稀薄空氣阻力的影響，以維持其軌道高度，使近地點(diǎn)和遠(yuǎn)地點(diǎn)高度分別保持在205英里(約330千米)和212英里(約341千米)。直至2012年4月22日，一位南非的觀測(cè)者發(fā)現(xiàn)，OTV-2仍在該軌道上運(yùn)行。但是到2012年5月初，OTV-2突然開始降低軌道高度，一度使地面的觀測(cè)者們丟失了目標(biāo)，后來才發(fā)現(xiàn)該機(jī)轉(zhuǎn)移到了高度為182英里(293千米)、傾角為41.9度的新軌道上。
到2012年6月16日，OTV-2在經(jīng)過近469天的太空飛行后，最終返回地面。該機(jī)于當(dāng)日凌晨8時(shí)48分，途經(jīng)太平洋上空在加利福尼亞州的范登堡空軍基地順利著陸。
任務(wù)分析：提升可靠性，關(guān)注偵察、攻擊性能
美國(guó)空軍太空司令部(AFSPC)司令威廉·謝爾頓(William Shelton)上將近期表示，OTV-2此次任務(wù)飛行取得了“驚人的成功”，但他沒有透露OTV-2所執(zhí)行的任務(wù)細(xì)節(jié)。承擔(dān)X-37B發(fā)射和回收任務(wù)的美國(guó)空軍第30太空中隊(duì)(30th Space Wing)也承認(rèn)OTV-2在其飛行期間曾進(jìn)行了一系列“在軌試驗(yàn)”，但同樣未透露這些試驗(yàn)的內(nèi)容和性質(zhì)，只是籠統(tǒng)地表示該機(jī)是在“測(cè)試航天新技術(shù)”。盡管這樣，媒體普遍認(rèn)為OTV-2此次飛行所承擔(dān)的任務(wù)不外乎兩方面：
(1)測(cè)試先進(jìn)航天器技術(shù)，提高系統(tǒng)可靠性
這主要是對(duì)X-37B飛行器本身及其各子系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試，對(duì)發(fā)展未來可重復(fù)使用的先進(jìn)航天器所涉及的相關(guān)新技術(shù)進(jìn)行驗(yàn)證。
在OTV-2發(fā)射升空前不久，來自美國(guó)空軍快速能力辦公室(AFRCO)的X-37B項(xiàng)目官員特洛伊·吉思(Troy Giese)中校曾表示，OTV-2的主要任務(wù)是“擴(kuò)展平臺(tái)任務(wù)包線”，該機(jī)將會(huì)充分吸取OTV-1首次測(cè)試飛行時(shí)所獲得的相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，尤其將注意增強(qiáng)該機(jī)的在軌橫向飛行范圍和更強(qiáng)側(cè)風(fēng)時(shí)的進(jìn)場(chǎng)能力，因此OTV-2此次飛行將具有更大的軌道運(yùn)行范圍，并將進(jìn)行極端天氣條件下的著陸試驗(yàn)。
從目前公開的情況來看，OTV-2在軌運(yùn)行期間不僅實(shí)現(xiàn)了長(zhǎng)時(shí)間的軌道維持，而且至少進(jìn)行了一次大的機(jī)動(dòng)變軌，在軌道面抬升的同時(shí)也對(duì)軌道傾角進(jìn)行了調(diào)整，其技術(shù)水平明顯超過了OTV-1，后者盡管在運(yùn)行中也成功實(shí)施了多次機(jī)動(dòng)變軌，但其變軌前后均處于同一軌道面上。
不過，此次OTV-2在返航時(shí)是否真的完成了極端天氣條件下的著陸測(cè)試，還有待進(jìn)一步證實(shí)。先前曾有報(bào)道稱，為了避免著陸時(shí)再度像OTV-1那樣出現(xiàn)爆胎現(xiàn)象，OTV-2主起落架機(jī)輪的胎壓被降低了15%，這將有助于該機(jī)更好地適應(yīng)著陸跑道的路面要求。
此外，根據(jù)近期媒體的報(bào)道，OTV-2此次飛行中還對(duì)自主導(dǎo)航與控制設(shè)備、全電飛行控制系統(tǒng)、熱防護(hù)裝置和新型太陽能電池帆板等關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了測(cè)試驗(yàn)證，這些技術(shù)對(duì)該機(jī)今后的進(jìn)一步改進(jìn)、尤其是發(fā)展人員運(yùn)輸改型(其編號(hào)為X-37C)非常有幫助。
(2)測(cè)試新型任務(wù)載荷，偵察、攻擊功能備受關(guān)注
盡管美國(guó)軍方對(duì)OTV-2此次所攜帶的載荷始終守口如瓶，但外界普遍認(rèn)為該機(jī)貨艙內(nèi)搭載有秘密的任務(wù)載荷，甚至有人判斷該載荷就是一顆配備有先進(jìn)傳感器設(shè)備、可用于承擔(dān)軍事偵察和情報(bào)收集任務(wù)的偵察衛(wèi)星，OTV-2此次飛行的一個(gè)重要任務(wù)就是對(duì)其中的傳感器、尤其是成像偵察設(shè)備進(jìn)行測(cè)試。
值得注意的是，前述的各國(guó)天文觀測(cè)愛好者們發(fā)現(xiàn)，OTV-2在軌期間還表現(xiàn)出了相當(dāng)引人注目的運(yùn)行規(guī)律：該機(jī)在其長(zhǎng)期停留軌道(高度209英里、傾角42.8度)上，大約每2天(而且相當(dāng)準(zhǔn)時(shí))會(huì)重復(fù)經(jīng)過某一地區(qū)上空；而變軌后在新軌道(高度182英里、傾角41.9度)上運(yùn)行時(shí)，大約每3天就會(huì)重復(fù)經(jīng)過某一地區(qū)上空。鑒于每隔2~4天重復(fù)經(jīng)過某地區(qū)上空一次，一直是美國(guó)成像偵察衛(wèi)星的典型運(yùn)行特征，再聯(lián)系到OTV-2的軌道傾角和較低的軌道高度，以及該機(jī)曾多次飛臨伊朗、朝鮮等敏感地區(qū)上空，也間接證實(shí)了OTV-2所攜帶任務(wù)載荷的主要用途。
此外值得指出的是，國(guó)外曾有人猜測(cè)，OTV-2在此次飛行中也對(duì)中國(guó)的“天宮1號(hào)”空間站建設(shè)項(xiàng)目進(jìn)行了監(jiān)視。其主要根據(jù)是OTV-2在軌飛行期間，有報(bào)道稱其運(yùn)行軌道曾一度與“天宮1號(hào)”空間站相當(dāng)接近，并且OTV-2將原定的返回日期推遲了一天，正好在中國(guó)“神舟9號(hào)”載人飛船發(fā)射2小時(shí)11分鐘后著陸。但從技術(shù)、軍事和政治等角度來分析，上述這種說法的可信度并不高，因?yàn)檫@樣做的實(shí)際意義并不大。盡管這樣，從目前公開的X-37B技術(shù)性能來看，該機(jī)不僅具備在太空釋放衛(wèi)星甚至對(duì)地攻擊彈頭的能力，同時(shí)也有潛力在太空監(jiān)視、摧毀甚至抓捕他國(guó)的航天器，這確實(shí)值得他國(guó)重視和應(yīng)對(duì)。
測(cè)試前景：第三次飛行計(jì)劃已經(jīng)確定
美國(guó)國(guó)防部X-37項(xiàng)目發(fā)言人表示，目前美國(guó)軍方正在對(duì)OTV-2此次試驗(yàn)飛行的效果和任務(wù)完成情況進(jìn)行評(píng)估，相關(guān)結(jié)論的公布還有待時(shí)日。但作為正常測(cè)試計(jì)劃的下一步，美國(guó)空軍已經(jīng)安排好X-37B的第三次任務(wù)飛行，并且會(huì)使用已經(jīng)飛行過的兩架X-37B(OTV-1和OTV-2)中的一架，以便對(duì)該機(jī)的重復(fù)使用性能進(jìn)行測(cè)試，從而驗(yàn)證X-37B是一種經(jīng)濟(jì)可承受性良好的航天器。
目前美國(guó)空軍已經(jīng)確定，將由承擔(dān)過首次試飛任務(wù)的OTV-1進(jìn)行第三次任務(wù)飛行。OTV-1于2010年12月3日返回地面后，進(jìn)行了飛行后的例行檢測(cè)和維修，目前該機(jī)已經(jīng)被運(yùn)抵卡納維拉爾角。根據(jù)美國(guó)空軍空間司令部最新透露的信息，OTV-1已經(jīng)定于2012年秋季(預(yù)計(jì)在10月左右)再次由“宇宙神”-5火箭發(fā)射入軌，但具體時(shí)間還將根據(jù)該機(jī)技術(shù)狀況、發(fā)射場(chǎng)天氣條件等因素綜合評(píng)估后再做決定，并由聯(lián)隊(duì)一級(jí)機(jī)關(guān)正式批準(zhǔn)。此外，與前兩次測(cè)試飛行一樣，屆時(shí)OTV-1所攜帶的任務(wù)載荷也將高度保密。(陳黎 中國(guó)航空工業(yè)發(fā)展研究中心高級(jí)工程師)
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