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空天作战或拉开序幕:美军X

军事武器2019-11-26 19:238A+A-

X-37B空天飞机各项关键技术均得到验证,美军或加速推进其实战化

X-37B是美国波音公司研制的一种无人驾驶轨道试验飞行器(OTV),也是继航天飞机之后美国研制的第二种可重复使用的航天器。首架X-37B原型机(编号OTV-1)于2010年4月22日发射升空,在近地轨道运行7个多月后成功返回地面。第二架X-37B(编号OTV-2)于2011年3月5日发射升空后,也于2012年6月16日顺利返回地面。这标志着美国在小型、无人驾驶、可重复使用航天器技术领域取得了重大进展,为其进一步改进并最终实用化打下了坚实的基础。由于美国军方对X-37B项目严格保密,加上X-37B迄今为止仅实施了两次试飞,因此外界对该项目内容及技术细节知之甚少。本文将根据近期媒体的相关报道和国外部分专业人士的评论,对X-37B项目第二次任务飞行的情况进行初步分析。

测试回顾:效能远超预期,大幅延长在轨时间

按照最初的计划,OTV-2发射入轨后,将会在轨道上持续运行9个月的时间。但是到2011年12月实现这一目标后,由于OTV-2在轨飞行状态良好,美国军方对该机的技术状况深表满意并拥有了足够的信心,遂决定延长该机的任务飞行时间,以进一步测试其持久飞行能力。最终OTV-2的任务飞行时间超过了15个月(长达468天13小时2 分钟),飞行总里程相当于绕地球7000圈。这一在轨运行时间不仅达到了先前OTV-1的两倍以上,而且其一次在轨飞行时间也超过了先前美国各架航天飞机的累积在轨飞行时间。值得一提的是,目前有人认为,美国军方之所以延长此次OTV-2的任务飞行时间,还有一个目的是为了更充分地向外界展示该机的性能,以期能够影响美国政府决策,避免X-37B项目研发经费遭到削减。因为在美国政府2013~2017年财政预算大幅度削减的背景下,目前X-37B项目经费存在着被削减甚至中止的可能。

OTV-2发射升空后,尽管美国军方对其轨道参数等信息严格保密,但世界各国的地面天文观测爱好者对该机的动向保持了高度关注,密切跟踪着其在轨运行状况。观测者们发现,当OTV-2于2011年3月发射升空后,最初位于高度206英里(331千米)、倾角42.8度的轨道上。到2011年夏天,OTV-2的轨道高度被略微抬升至209英里(337千米),随后便长期停留在这一轨道上(倾角保持不变)。在此期间,OTV-2曾多次通过小范围机动变轨来克服太空稀薄空气阻力的影响,以维持其轨道高度,使近地点和远地点高度分别保持在205英里(约330千米)和212英里(约341千米)。直至2012年4月22日,一位南非的观测者发现,OTV-2仍在该轨道上运行。但是到2012年5月初,OTV-2突然开始降低轨道高度,一度使地面的观测者们丢失了目标,后来才发现该机转移到了高度为182英里(293千米)、倾角为41.9度的新轨道上。

到2012年6月16日,OTV-2在经过近469天的太空飞行后,最终返回地面。该机于当日凌晨8时48分,途经太平洋上空在加利福尼亚州的范登堡空军基地顺利着陆。

任务分析:提升可靠性,关注侦察、攻击性能

美国空军太空司令部(AFSPC)司令威廉·谢尔顿(William Shelton)上将近期表示,OTV-2此次任务飞行取得了“惊人的成功”,但他没有透露OTV-2所执行的任务细节。承担X-37B发射和回收任务的美国空军第30太空中队(30th Space Wing)也承认OTV-2在其飞行期间曾进行了一系列“在轨试验”,但同样未透露这些试验的内容和性质,只是笼统地表示该机是在“测试航天新技术”。尽管这样,媒体普遍认为OTV-2此次飞行所承担的任务不外乎两方面:

(1)测试先进航天器技术,提高系统可靠性

这主要是对X-37B飞行器本身及其各子系统进行测试,对发展未来可重复使用的先进航天器所涉及的相关新技术进行验证。

在OTV-2发射升空前不久,来自美国空军快速能力办公室(AFRCO)的X-37B项目官员特洛伊·吉思(Troy Giese)中校曾表示,OTV-2的主要任务是“扩展平台任务包线”,该机将会充分吸取OTV-1首次测试飞行时所获得的相关经验,尤其将注意增强该机的在轨横向飞行范围和更强侧风时的进场能力,因此OTV-2此次飞行将具有更大的轨道运行范围,并将进行极端天气条件下的着陆试验。

从目前公开的情况来看,OTV-2在轨运行期间不仅实现了长时间的轨道维持,而且至少进行了一次大的机动变轨,在轨道面抬升的同时也对轨道倾角进行了调整,其技术水平明显超过了OTV-1,后者尽管在运行中也成功实施了多次机动变轨,但其变轨前后均处于同一轨道面上。

不过,此次OTV-2在返航时是否真的完成了极端天气条件下的着陆测试,还有待进一步证实。先前曾有报道称,为了避免着陆时再度像OTV-1那样出现爆胎现象,OTV-2主起落架机轮的胎压被降低了15%,这将有助于该机更好地适应着陆跑道的路面要求。

此外,根据近期媒体的报道,OTV-2此次飞行中还对自主导航与控制设备、全电飞行控制系统、热防护装置和新型太阳能电池帆板等关键技术进行了测试验证,这些技术对该机今后的进一步改进、尤其是发展人员运输改型(其编号为X-37C)非常有帮助。

(2)测试新型任务载荷,侦察、攻击功能备受关注

尽管美国军方对OTV-2此次所携带的载荷始终守口如瓶,但外界普遍认为该机货舱内搭载有秘密的任务载荷,甚至有人判断该载荷就是一颗配备有先进传感器设备、可用于承担军事侦察和情报收集任务的侦察卫星,OTV-2此次飞行的一个重要任务就是对其中的传感器、尤其是成像侦察设备进行测试。

值得注意的是,前述的各国天文观测爱好者们发现,OTV-2在轨期间还表现出了相当引人注目的运行规律:该机在其长期停留轨道(高度209英里、倾角42.8度)上,大约每2天(而且相当准时)会重复经过某一地区上空;而变轨后在新轨道(高度182英里、倾角41.9度)上运行时,大约每3天就会重复经过某一地区上空。鉴于每隔2~4天重复经过某地区上空一次,一直是美国成像侦察卫星的典型运行特征,再联系到OTV-2的轨道倾角和较低的轨道高度,以及该机曾多次飞临伊朗、朝鲜等敏感地区上空,也间接证实了OTV-2所携带任务载荷的主要用途。

此外值得指出的是,国外曾有人猜测,OTV-2在此次飞行中也对中国的“天宫1号”空间站建设项目进行了监视。其主要根据是OTV-2在轨飞行期间,有报道称其运行轨道曾一度与“天宫1号”空间站相当接近,并且OTV-2将原定的返回日期推迟了一天,正好在中国“神舟9号”载人飞船发射2小时11分钟后着陆。但从技术、军事和政治等角度来分析,上述这种说法的可信度并不高,因为这样做的实际意义并不大。尽管这样,从目前公开的X-37B技术性能来看,该机不仅具备在太空释放卫星甚至对地攻击弹头的能力,同时也有潜力在太空监视、摧毁甚至抓捕他国的航天器,这确实值得他国重视和应对。

测试前景:第三次飞行计划已经确定

美国国防部X-37项目发言人表示,目前美国军方正在对OTV-2此次试验飞行的效果和任务完成情况进行评估,相关结论的公布还有待时日。但作为正常测试计划的下一步,美国空军已经安排好X-37B的第三次任务飞行,并且会使用已经飞行过的两架X-37B(OTV-1和OTV-2)中的一架,以便对该机的重复使用性能进行测试,从而验证X-37B是一种经济可承受性良好的航天器。

目前美国空军已经确定,将由承担过首次试飞任务的OTV-1进行第三次任务飞行。OTV-1于2010年12月3日返回地面后,进行了飞行后的例行检测和维修,目前该机已经被运抵卡纳维拉尔角。根据美国空军空间司令部最新透露的信息,OTV-1已经定于2012年秋季(预计在10月左右)再次由“宇宙神”-5火箭发射入轨,但具体时间还将根据该机技术状况、发射场天气条件等因素综合评估后再做决定,并由联队一级机关正式批准。此外,与前两次测试飞行一样,届时OTV-1所携带的任务载荷也将高度保密。(陈黎 中国航空工业发展研究中心高级工程师)

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