爭奪太空優(yōu)勢

立文

2015年5月20日，在美國佛羅里達州卡納維拉爾角航天發(fā)射場，一枚“宇宙神”-5型運載火箭搭載X-37B無人空天飛機飛離發(fā)射臺，X-37B第四次在軌測試之旅由此開啟。與前三次不同，美國空軍這次主動透露X-37B主要是測試電推進火箭（霍爾推進器）等新技術(shù)?；魻柾七M器通過電離、加速惰性氣體氙產(chǎn)生推力，與傳統(tǒng)火箭發(fā)動機相比推力不大，但勝在能效大幅提高。采用霍爾推進器有望增加衛(wèi)星、空天飛機等的有效載荷，增加其在軌操作和機動變軌的次數(shù)，提升航天器的使用壽命和靈活性。

美國軍方為什么如此密集地進行X-37B發(fā)射與在軌飛行試驗任務？X-37B到底能夠完成哪些太空作戰(zhàn)任務？它在美軍太空作戰(zhàn)體系中又會發(fā)揮什么樣的作用？

緊鑼密鼓加緊測試

X-37B軌道驗證飛行器（也稱無人空天飛機）是美國軍方的秘密研制項目之一，由國防部國防高級研究計劃局（DARPA）提供技術(shù)和資金支持，美國空軍負責項目管理，美國第二大軍火商波音公司則是負責技術(shù)研發(fā)的主承包商。

美國在空天飛機領(lǐng)域的技術(shù)研究和試驗已經(jīng)持續(xù)了幾十年時間。X-37B是在X-37基礎上升級改進而來。X-37當初是美國宇航局（NASA）負責的尖端研制項目。1996年NASA提出Future-X計劃，其被拆分成兩個子計劃，其中規(guī)模較小的“探險者”就是X-37計劃。由于另一項X-33計劃一度被凍結(jié)，影響到好幾項關(guān)鍵技術(shù)的研究進度。為了讓致力于太空運輸技術(shù)開發(fā)的幾個研究機構(gòu)能繼續(xù)把它們的實驗結(jié)果送上太空進行高超音速飛行驗證，從1998年底到1999年7月，NASA與波音公司簽署4年合作協(xié)議，建造一系列驗證機中的第一架。依照計劃X-37是第一架同時具備太空軌道飛行和具備再入大氣層能力的飛行器，而機上的自動操作系統(tǒng)可以在NASA所致力的“降低進入太空的負載成本”上扮演關(guān)鍵性角色。在原計劃中X-37擬由航天飛機攜帶進入太空，但在研究發(fā)現(xiàn)使用航天飛機攜帶X-37進入太空不合乎經(jīng)濟效益后，就改由“三角洲-4”或相似的其他運載火箭搭載發(fā)射入軌。在太空中X-37可以利用其本身配備的火箭發(fā)動機推動，獲得25馬赫飛行速度，在太空中進行21天時間的相關(guān)實驗，然后再入大氣層重返地球，降落在傳統(tǒng)的地面機場跑道上。1999年美國空軍接手了這個項目。

作為美國空軍高可靠性、可重復使用的無人太空實驗平臺的驗證項目，X-37B任務目標包括太空飛行技術(shù)實驗、降低風險和作戰(zhàn)概念發(fā)展，具體由空軍快速能力辦公室（項目主管機構(gòu)）和第30航天聯(lián)隊負責實施。據(jù)美國空軍透露，測試的相關(guān)技術(shù)主要包括：先進制導、導航與控制；熱防護系統(tǒng)；航電系統(tǒng)；高溫結(jié)構(gòu)及密封；可重復使用的保形隔熱瓦；輕重量的機電系統(tǒng)；自主軌道飛行、再入及著陸系統(tǒng)。

目前美國空軍和波音公司正在加緊推進X-37B無人空天飛機測試，已經(jīng)制造出兩架技術(shù)驗證機，并進行三次發(fā)射入軌試驗飛行任務：2010年4月22日首架驗證機在卡納維拉爾角發(fā)射上天，同年12月3日在范登堡空軍基地自主著陸回收，在軌飛行225天；2011年3月5日第二架驗證機在卡納維拉爾角發(fā)射上天，2012年6月16日在范登堡空軍基地自主著陸回收，在軌飛行468天；2012年12月11日首架驗證機在卡納維拉爾角進行第二次重復發(fā)射，2014年10月17日在范登堡空軍基地自主著陸回收，在軌飛行674天。X-37B的設計在軌工作時間一般為270天，但這三次測試累計在軌工作時間長達1367天，甚至超過了美國航天飛機在全部135次太空飛行任務中累積的1334天在軌時間。

在外形上，X-37B無人空天飛機與載人飛行的航天飛機有點相似，但個頭大約相當于后者的四分之一。航天飛機可以重復使用的軌道飛行器很像一架大型三角形后掠翼飛機，全長37.27米，與DC-9型客機大致相仿，放下起落架時高度17.27米，不帶載荷時自重68噸；X-37B的機體長度為8.9米，高度2.9米，翼展4.5米，發(fā)射質(zhì)量4990千克。兩者運載能力也大不相同。航天飛機的前段是處于正常氣壓狀態(tài)的乘員艙，分成三層，一般可容納4—7人，緊急情況下可載10人；中段是有效載荷艙，這個大型貨艙長18米、直徑4.5米，容積達300立方米，一次可攜載29噸有效載荷，可裝載各種衛(wèi)星、大型天文望遠鏡和各種深空探測器等，并利用機械臂在太空軌道上進行施放作業(yè)。X-37B的載荷艙長度2.13米，寬1.22米，有效載荷227—300千克，貨艙空間和容量均比較小。

在技術(shù)上，X-37B可重復使用運載器的整個飛行剖面大致分為起飛、上升、入軌、再入、末端能量管理及著陸階段，其中包括亞軌道飛行和近地球軌道飛行。它是以運載火箭助推為動力、兩級入軌可重復使用的運載器驗證平臺，由運載火箭發(fā)射進入太空軌道，可在軌道上停留并等候攻擊命令，執(zhí)行任務的范圍比傳統(tǒng)的航天飛行器更廣泛。由于可重復使用運載器不僅具備大氣層內(nèi)飛行能力，也可以進入亞軌道或近地球軌道空間飛行，因此其在軍民領(lǐng)域都有廣泛用途。

蒙著面紗的太空多面手

從X-37B首次升空執(zhí)行太空在軌飛行測試任務以來，美國軍方對X-37B項目的具體情況和實際進展一直高度保密。美國空軍認為“對于整個美國空軍，乃至整個美國而言，都是一次歷史性的成功，它標志著美國在無人駕駛空間飛行器研發(fā)領(lǐng)域又邁出了一大步”。這足以說明美國軍方正在利用X-37B打造新的太空優(yōu)勢。

X-37B項目的具體任務細節(jié)和成本預算等都屬于機密，盡管已經(jīng)進行過在軌操作等數(shù)十項技術(shù)試驗，但對于具體實施進展情況美國軍方一直守口如瓶、秘而不宣。據(jù)制造商波音公司介紹，X-37B軌道測試飛行器在距離地球表面177千米至800千米的低軌道上運行。據(jù)觀測X-37B第三次任務的軌道高度比之前兩次任務要低，約350千米，軌跡覆蓋從北緯43.5度到南緯43.5度之間的廣大地區(qū)。在完成任務后，X-37B重返大氣層并幾次著陸地點都選在范登堡空軍基地，它那條長4572米、寬61米的跑道可供X-37B水平著陸。

X-37B具有很強的在軌機動和變軌能力。其進入太空軌道后伸展開小型砷化鎵太陽能電池帆板，使用小型太陽能電池和鋰離子蓄電池組織供電方式提供工作能源。X-37B火箭發(fā)動機采用甲基肼和四氧化二氮的雙組元自燃推進劑，雖然甲基肼具有劇毒，但在技術(shù)上更成熟。X-37B在軌機動能力一直是測試的重點內(nèi)容之一。由于X-37B需要對敵方航天器進行偵察、攻擊，因此需要不斷變軌，而且需要具備不同高度的軌道機動能力。同時X-37B也需要不斷變軌進行自我防御，因為軌道上的太空垃圾實在太多，稍不留神就有可能被空間碎片擊中而失效甚至解體。對于10厘米以上的空間碎片，美軍的太空目標監(jiān)視系統(tǒng)可以及早發(fā)現(xiàn)并發(fā)布預警信息，X-37B可以進行機動規(guī)避；但一旦遇到小于10厘米空間碎片，X-37B就只能靠幸運之神關(guān)照了。

第一架X-37B首次成功著陸后美國空軍經(jīng)過仔細檢查發(fā)現(xiàn)其機身上共有7處空間碎片撞擊導致的輕微損傷和一個輪胎爆裂，但這并未導致其在自主著陸過程中偏離航向。而這架X-37B經(jīng)過整修后又在2012年12月再度發(fā)射升空，完成了第三次在軌飛行測試，驗證了可重復使用能力。

從能力和用途上看X-37B完全有可能發(fā)展成為美軍下一代空天作戰(zhàn)飛行器，除具備較強的空間在軌操作和攻擊能力外，還可執(zhí)行其他空間作戰(zhàn)任務。從X-37B三次在軌飛行試驗和技術(shù)驗證情況來看，美軍完全有可能將其用于天基戰(zhàn)術(shù)偵察、攻防兼?zhèn)涞目臻g操作等軍事航天活動，遠期則有可能發(fā)展成為滿足對地打擊作戰(zhàn)意圖的空間作戰(zhàn)飛行器。俄羅斯地緣政治問題研究院副院長康斯坦丁·西夫科夫在接受《真理報》采訪時表示，X-37B可重復使用運載器基本上可以斷定是多功能太空戰(zhàn)機，除反衛(wèi)星作戰(zhàn)外，還可用于反導攔截和對地面目標實施打擊。

太空作戰(zhàn)序幕悄然揭開

美國軍方積極探索和發(fā)展太空作戰(zhàn)能力，有可能揭開未來太空作戰(zhàn)的序幕，把現(xiàn)在主要側(cè)重于太空信息支援的航天應用推向奪占太空優(yōu)勢的航天控制，即把太空轉(zhuǎn)變成為真正的戰(zhàn)場，美國軍方是太空軍事化的始作俑者。

美國早在1959年就率先進行了世界上第一次反衛(wèi)星武器試驗，1964年—1975年部署過核彈頭的攔截彈道導彈的反導攔截彈，完全具備地基反衛(wèi)星作戰(zhàn)能力。1977年轉(zhuǎn)而研制小型機載動能反衛(wèi)星導彈并由F-15戰(zhàn)斗機在1985年9月13日進行過發(fā)射試驗，成功摧毀過一顆衛(wèi)星。20世紀80年代末以來美國重點發(fā)展地基反衛(wèi)星動能導彈，并以反導攔截系統(tǒng)研制為掩護在技術(shù)上取得重大進展，已經(jīng)達到實戰(zhàn)化使用水平。2008年2月21日美國海軍提康德羅加級導彈巡洋艦“伊利湖”號在夏威夷西北部的太平洋海域發(fā)射經(jīng)過改裝的“標準”-3A型反導攔截彈，在約209千米高度成功摧毀了處于墜落過程中的USA-193號軍用偵察衛(wèi)星，充分展示了美軍對于500千米以下中低軌道航天器的有效攔截和物理摧毀能力。

空間武器裝備是太空作戰(zhàn)的重要物質(zhì)技術(shù)基礎，主要包括空間信息支援系統(tǒng)（以部署在外層空間軌道上的各類軍事應用衛(wèi)星為主）、空間作戰(zhàn)裝備和空間作戰(zhàn)保障裝備三個系統(tǒng)?？臻g攻防對抗是軍用航天器和空間作戰(zhàn)裝備發(fā)展與運用的必然結(jié)果?？臻g作戰(zhàn)裝備是指部署在外層空間軌道上用于攻擊航天器或地球表面目標的武器系統(tǒng)（即狹義上的太空武器），以及部署在陸地、海洋或空中并專門用于攻擊航天器的武器系統(tǒng)，包括硬摧毀型反衛(wèi)星武器和軟殺傷型反衛(wèi)星干擾裝備。主要包括：①空間態(tài)勢感知裝備；②反衛(wèi)星武器系統(tǒng)，即部署在地球表面（陸地、海洋、大氣空間）和外層空間、專門攻擊航天器的各種武器系統(tǒng)，如動能反衛(wèi)星武器、定向能反衛(wèi)星武器以及專門用于干擾衛(wèi)星及星載設備和信號的電子干擾裝備等；③新型空間攻擊武器系統(tǒng)，如用于攻擊或破壞航天器的空間智能機器人、空間作戰(zhàn)飛行器等在軌操作的空間武器，以及空間反導系統(tǒng)、空間對地攻擊武器等新型空間武器系統(tǒng)；④航天系統(tǒng)防護技術(shù)和裝備。

美國空軍X-37B無人空天飛機的發(fā)射和在軌飛行測試反映了美國軍方大力發(fā)展太空作戰(zhàn)裝備的決心和能力。X-37B具有飛行速度快、滯空時間長、發(fā)射費用低、可重復使用等優(yōu)點，還擁有強大的偵察和攻擊潛力，完全有可能成為美軍“空天戰(zhàn)機的雛形”。目前美國空軍正在加緊進行X-37B測試驗證，除繼續(xù)完善其關(guān)鍵技術(shù)外，還廣泛進行在太空軌道上執(zhí)行情報收集、發(fā)射小衛(wèi)星、測試太空設備等工作，已經(jīng)從單純的飛行技術(shù)測試轉(zhuǎn)入了具體任務應用測試的新階段，這為美軍加快研制開發(fā)實用化空天飛機奠定了基礎。

從長遠目標和潛在軍事應用價值來看，美軍有可能在X-37B的基礎上發(fā)展新型的無人空天作戰(zhàn)飛行器。它可以在外層空間軌道上長期飛行待命，一旦接到攻擊命令即可快速變軌并對衛(wèi)星或陸地、海洋、空中目標發(fā)起攻擊，并且具備再入大氣層內(nèi)飛行能力，執(zhí)行空間對地攻擊任務的能力比現(xiàn)有的各類航天飛行器或航空飛行器更為強大，從而實現(xiàn)美國空軍提出來的“一小時打擊全球任何目標”的作戰(zhàn)設想。

一是提供天基戰(zhàn)術(shù)偵察能力，滿足戰(zhàn)場目標偵察的應急使用要求。X-37B有效載荷艙能夠攜帶小型光學、雷達、電子信號偵察設備，并且根據(jù)需求靈活配置，或者攜帶微型衛(wèi)星在軌部署，進行應急戰(zhàn)術(shù)航天偵察，使作戰(zhàn)部隊在瞬息萬變的戰(zhàn)場態(tài)勢下能夠把握作戰(zhàn)先機。X-37B的機動性和變軌能力均很強，比現(xiàn)有的大型偵察衛(wèi)星更加靈活，再加上可以重復發(fā)射使用，能夠快速進出空間，從而真正滿足應急使用。

目前美軍航天偵察能力主要由國防部下屬的國家偵察局負責，但存在作戰(zhàn)響應速度慢、費用昂貴等不足，因此美國國防部決定發(fā)展空天飛機來彌補航天偵察能力的不足。X-37B能夠搭載多種偵察設備，在太空軌道或高空對海陸空目標及太空軌道目標進行偵察，并將偵察信息實時傳遞給作戰(zhàn)部隊，并且可以同時承擔偵察、導航、控制、紅外探測，在完成任務后還能自動返回地面。如果這種無人空天飛機技術(shù)可靠性得到充分驗證，還可以轉(zhuǎn)化應用于新型衛(wèi)星的研制，保證美軍快速、低成本、大量地部署低軌道偵察衛(wèi)星。

二是具備空間操作任務能力，滿足有限的空間對抗要求。雖然X-37B無人空天飛機的貨艙容積和載重量小，導致其無法攜帶相對復雜的設備進入太空軌道，或在太空軌道上執(zhí)行復雜的空間操作，甚至都不能攜帶像“軌道快車”（美軍2007年進行在軌試驗的空間智能機器人，具備空間操作能力，可以捕獲衛(wèi)星并完成在軌修理、加注燃料、更換零部件等作業(yè)任務）這樣的小型衛(wèi)星系統(tǒng)。像航天飛機過去所執(zhí)行的在軌抓獲衛(wèi)星、修理衛(wèi)星和施放衛(wèi)星等作業(yè)能力，X-37B目前還無法達到，但它可以通過空間在軌自主交會對接技術(shù)，對非合作目標進行近距離觀察或破壞作業(yè)。如果再加以改進，尤其是增大載荷空間與容量，就可以執(zhí)行空間監(jiān)視、在軌維護、在軌空間目標捕獲甚至摧毀目標等一系列太空作戰(zhàn)任務。

三是具備攜載對地攻擊武器潛力，滿足天基對地球表面目標精確打擊的要求。從出身于好萊塢的美國總統(tǒng)里根1983年提出“戰(zhàn)略防御倡議”（俗稱星球大戰(zhàn)計劃）至今，美國軍方一直沒有放棄對天基武器系統(tǒng)的作戰(zhàn)設想和技術(shù)探索，X-37B無人空天飛機有可能成為美軍未來空間作戰(zhàn)飛行器研制開發(fā)的技術(shù)基礎。一旦能夠?qū)崿F(xiàn)這一目標，美軍就會具備從太空軌道上對地球表面目標進行實時化、快速化精確打擊的作戰(zhàn)能力，到了那個時候，美國空軍所追求的“一小時打擊全球目標”作戰(zhàn)構(gòu)想就會真正變?yōu)楝F(xiàn)實。