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太空“幻影”:航天飞机中的小不点,美军X-37B是不是太空战机?,美国
2024-07-22 08:60:00
太空“幻影”:航天飞机中的小不点,美军X-37B是不是太空战机?,美国

自从人类有了(le)意识开始,广阔的天空就是人类渴望征服的领域。如今人类不仅仅征服了(le)天空,而且也已经(jing)同时进军(jun)太空领域。1981年4月12日,人类首次正式发(fa)射了(le)"航天飞机"这是一种可以同时在太空和大气(qi)层(ceng)内飞行的载人飞行器。历史上美国(guo)曾(ceng)经(jing)总共制造了(le)5架航天飞机,苏联在冷战时期也曾(ceng)经(jing)制造了(le)1架"暴(bao)风雪"号航天飞机。不过由于航天飞机技术复杂,使用危(wei)险,因此如今已经(jing)完全退出了(le)航空航天的历史舞台。

航天飞机,冷战时期人类太空技术的象征,也是人类航天技术的巅峰(feng)

在航天飞机全部退役后,美国(guo)依然没有放弃研制空天飞机的设想,毕竟和一次性(xing)的运载火箭相(xiang)比,可以多次重复使用的空天飞机显(xian)然更加经(jing)济实用。1999年7月,美国(guo)NASA正式立项(xiang)开始研制本文的主角——X-37B型空天飞机。不过这一计划从一开始就并非是纯民用计划,而是兼具美国(guo)军(jun)方背景的一项(xiang)半军(jun)事武器研究计划。舆论更是给X-37B起了(le)一个形象的名称:"太空战斗机"。

X-37项(xiang)目(mu)最早(zao)由NASA进行开发(fa),其原意就是替(ti)代即将退役的航天飞机。而后项(xiang)目(mu)被美军(jun)接收,为其蒙上神秘(mi)面(mian)纱

如今,X-37B型空天飞机已经(jing)开始进行第六次试飞,而在此之前,这架神秘(mi)的空天飞机曾(ceng)经(jing)连续数年遨游太空,甚至还(hai)一度(du)神秘(mi)"消(xiao)失"。那么,这架神秘(mi)的飞机到底从何而来,又将去向何方,所有一切不但值(zhi)得我们(men)关注,同时美国(guo)对于太空军(jun)事化的野心,也值(zhi)得我们(men)警惕。

需求的导向作用:美国(guo)开发(fa)全新空天飞机

从技术传承性(xing)上来说,X-37B实际上应该看作是航天飞机的下一代发(fa)展型,或者直接叫做"第二代航天飞机"。因为其设计的基本理念和航天飞机类似,都是采用兼容大气(qi)层(ceng)内外飞行的气(qi)动布局和设计模式,而且二者最初(chu)的研制目(mu)标都是相(xiang)同的,就是要实现同时在大气(qi)层(ceng)内外的飞行。

人类太空技术的标志:苏联的和平号太空站和美国(guo)的航天飞机对接,也是太空非军(jun)事化的典范

从冷战时代开始,出于美苏争霸的考虑,美国(guo)和欧洲都不断加紧自身的航天项(xiang)目(mu)发(fa)展。特别是在苏联最著名的"和平"号轨道空间站发(fa)射升空并且正式投入使用后,美国(guo)发(fa)现自己在太空站的建设方面(mian)已经(jing)远远落后于当时的苏联,因此拉拢欧洲的北约盟(meng)国(guo),共同出资兴建"阿尔法(fa)"国(guo)际空间站,这也是现在国(guo)际间太空合作的最初(chu)形态。

不过在兴建"阿尔法(fa)"国(guo)际空间站时,由于需要向太空输送大量的人员设备以及(ji)补给物资,因此以美国(guo)为首的北约国(guo)家必须进行高密度(du)的火箭发(fa)射。根据计算,如果所有物资都使用一次性(xing)运载火箭发(fa)射,则其总计发(fa)射次数将会超过一千次,而这些火箭发(fa)射的成本每年都将会高达(da)上百亿美元(注意,这是1985年的上百亿美元,而不是当今的上百亿——笔者注)。如此高昂(ang)的成本促使美国(guo)开始寻(xun)求全新的廉价(jia)太空运输方案(an),而这正是"空天飞机"项(xiang)目(mu)最初(chu)产(chan)生的原动力。

建造巨(ju)大的太空站,需要把大量的各种物资运往太空,而空天飞机显(xian)然比一次性(xing)火箭更有经(jing)济性(xing)优

1996年时美国(guo)NASA提出了(le)Future-X计划,在这个计划中,代号为"探险者"的小型无人空天飞机,正是后来正式定型的X-37B型空天飞机。从2010年4月开始,X-37B型无人空天飞机开始进行试飞活(huo)动。仅在2010年到2015年,X-37B型空天飞机总共进行了(le)4次发(fa)射,而最后一次,也就是2015年5月进行的发(fa)射,期间完全处于保密状(zhuang)态,而X-37B在这段(duan)时间内,在太空中飞行时间超过2年时间,并且执行完全绝密的军(jun)方任务,这引起了(le)世界舆论的普遍关注。

X37B的首飞任务始于2010年,由Atlas V火箭执行,其整流罩经(jing)过改装,以适应X37B的大小

一直以来,"太空非军(jun)事化"是全球各国(guo)的普遍共识。即使在美苏冷战的最高峰(feng),尽管双方都曾(ceng)经(jing)考虑过在太空直接部署核弹(dan)头,但是最终由于种种因素(su)的牵制作用,太空反而保持了(le)长期的非军(jun)事化环境。但是如今由于苏联解体(ti),俄罗斯(si)国(guo)力衰弱(ruo),已经(jing)无法(fa)和美国(guo)对抗,为了(le)持续巩固霸权地位,美国(guo)自21世纪以来,一直设法(fa)推进太空的军(jun)事化进程。

NASA早(zao)期替(ti)代航天飞机的方案(an),其大小并没有比原有的航天飞机小多少

所谓太空军(jun)事化的核心,就是在太空中部署各种武器,用于摧(cui)毁任何敌对国(guo)家或者潜(qian)在对手的航天器,甚至直接杀伤对方的航天员。不仅如此,太空军(jun)事化的一个重要议题就是在太空中部署战略核弹(dan)头。和传统的陆基、海基战略核导弹(dan)相(xiang)比,核弹(dan)头部署在太空中,经(jing)常从潜(qian)在对手头顶上仅仅500~1000千米远的地方掠(lue)过,其威(wei)慑力远远超过部署在1万千米以外的战略核导弹(dan)。

根据测算,以美军(jun)的"三(san)叉戟II-D5"型潜(qian)射战略核导弹(dan)为例,该导弹(dan)有效射程在11000~12000千米之间,如果从核潜(qian)艇上发(fa)射的话,导弹(dan)飞行1.1万千米命中目(mu)标,总共需要约半个小的时间,这段(duan)时间足够对方的导弹(dan)预警系统发(fa)出警报,并且组织最低程度(du)的疏散撤离(li),而由于苏联早(zao)在1970年代就已经(jing)研制成功并部署了(le)代号为"橡皮鞋套"的反导系统(俄罗斯(si)继承了(le)这一系统),所以飞行超过1万千米的"三(san)叉戟"导弹(dan)也有可能干(gan)脆(cui)就直接遭(zao)到拦截。

早(zao)期的X-37B还(hai)尝(chang)试过这种奇葩的发(fa)射方式,用以测试其无动力滑行姿态

这种奇怪的飞机被命名为“白色骑士(shi)”,可见其机身上的任务记录标,可窥见X37B的测试过程与结果

而如果美军(jun)在太空轨道上部署核弹(dan)头的话,则美国(guo)的战略核导弹(dan)可以在距离(li)俄罗斯(si)首都莫斯(si)科仅仅1000千米远的地方发(fa)射,相(xiang)当于"三(san)叉戟"导弹(dan)飞行距离(li)的十(shi)分之一不到,而且由于太空飞行物本身初(chu)始速度(du)就要满足第一宇(yu)宙速度(du),也就是7.9千米/秒,有这一初(chu)始速度(du)加持,再加上地球引力加速度(du),核弹(dan)头落地速度(du)将会超出现役所有的远程战略导弹(dan),再加上飞行距离(li)仅有传统战略核导弹(dan)飞行路程的十(shi)分之一左右(you),因此一旦从太空轨道上发(fa)动核打击,留给对方的反应时间通常不超过3分钟。真(zhen)正可以算得上是让敌方毫无防备。

所谓相(xiang)互毁灭的核大战,大概(gai)就是上面(mian)这个样子

而且从太空中发(fa)射核弹(dan)对其他国(guo)家发(fa)动核打击,从理论上说具备先发(fa)制人彻底消(xiao)灭一个国(guo)家全部核武的可能。因为太空中的卫星可以有效监视任何国(guo)家的陆基战略核武器——无论是井式发(fa)射还(hai)是车载机动发(fa)射,都可以被有效观测,然后对其进行有针(zhen)对的打击;同时海军(jun)在大洋(yang)上则可以跟踪和攻击对方的战略导弹(dan)核潜(qian)艇。这样,即使有1~2艘核潜(qian)艇"死里(li)逃(tao)生",其发(fa)动的核报复也完全可以被NMD等(deng)导弹(dan)防御系统加以拦截。而且对于美国(guo)这样国(guo)土面(mian)积同样广阔的国(guo)家而言,即使真(zhen)的有十(shi)余(yu)枚核弹(dan)落在其国(guo)土上,也不可能把美国(guo)"炸回到石器时代"。因此,太空的武器化显(xian)然对美国(guo)有巨(ju)大的战略优势。而这,也是美军(jun)积极推进X-37B项(xiang)目(mu)的关键所在。

神秘(mi)的太空战机:X-37B

虽然是"空天飞机",但是X-37B无疑是目(mu)前尺寸最小且重量在最轻(qing)的"航天飞机"。该机全重只有大约5吨,长8.8米,高2.9米,翼展为4.6米,体(ti)积尺寸相(xiang)当于美国(guo)第一代航天飞机的四分之一。X-37B的外形看起来很像(xiang)著名的劳斯(si)莱斯(si)"幻影",而且有趣的是,二者的长度(du)刚好相(xiang)同。而且更巧合的是,X-37B恰好是在波音的"幻影工厂"研制生产(chan)而来。

这是波音X-40A测试的罕见图片,我们(men)现在说的X37B就是由此而来(比例120%放大)

执行任务成功返(fan)航的X-37B太空飞机,和旁边的工作人员一比,确实体(ti)积尺寸并不是很大

X-37B的发(fa)射方式和美苏的第一代航天飞机有所不同。美苏的第一代航天飞机都采用了(le)航天飞机自行捆(kun)绑一个大型外部燃料箱(xiang),然后在燃料箱(xiang)旁边再捆(kun)绑2个固体(ti)火箭助推器的设计。我们(men)以往在美国(guo)发(fa)射航天飞机时,伫立在发(fa)射台中间的并非是一枚火箭,而是一个超大号的外挂(gua)燃料箱(xiang),航天飞机就是依靠消(xiao)耗(hao)这个燃料箱(xiang)的燃料,才能够顺利升空。同时燃料箱(xiang)两侧还(hai)分别捆(kun)绑1枚单级固体(ti)火箭助推器,以增加航天飞机的起飞推力。X-37B由于尺寸小,所以它可以直接由运载火箭发(fa)射,只需要将其包裹在运载火箭头部的载荷(he)舱内即可。在进入太空后,载荷(he)舱整流罩分离(li),X-37B自行飞出载荷(he)舱,启动后开始执行任务。

由于尺寸小,所以X-37B通常是整个装入火箭载荷(he)整流罩内,如上图

X-37B是太空飞机还(hai)是太空战机?这个至今还(hai)在争论

实际上严格来说,X-37B并不能算真(zhen)正的"空天飞机",而更准确的说法(fa)应该是"太空飞机"。这是因为X-37B的尺寸过小,特别是机翼翼展过小,在大气(qi)层(ceng)内飞行时无法(fa)产(chan)生足够的升力让飞机正常飞行,而且由于飞机尺寸小,所以载荷(he)极其有限,所以也不具备在大气(qi)层(ceng)内长距离(li)飞行的能力。该机在使用火箭成功发(fa)射进入太空后,返(fan)回时只能依靠滑翔降落,不具备自主飞行能力,不过由于该机体(ti)积尺寸小,而且是无人驾驶太空飞机,所以这点缺陷并不算真(zhen)正的"缺陷"。

图为在太空中拍摄(she)的X37B执行任务,可见其货仓(cang)已打开,机械臂伸出测试

尽管尺寸体(ti)积不大,但是X-37B却有一个和第一代航天飞机类似的内置货舱,并且还(hai)有一条专门的机械臂,可以用于抓取(qu)卫星或者是释放卫星。因此X-37B具备在战时快速补充卫星,同时捕获敌方卫星的能力。据猜(cai)测货舱中如果不携带卫星的话,还(hai)可以用来携带核弹(dan)头,也就是笔者上面(mian)所述的直接从太空中对地表目(mu)标实施快速核打击。而且2014年X-37B的第三(san)次试飞,就是执行"绝密任务",这架X-37B型太空飞机在太空中消(xiao)失了(le)650多天。如果真(zhen)的搭载核弹(dan)头对任何国(guo)家实施突袭的话,想必没有谁真(zhen)的能挡住。

X-37B采用了(le)美国(guo)第一代航天飞机一样的设计,带有大型内置货舱,并且有一台机械臂

除了(le)上述这些装备外,美国(guo)还(hai)在为X-37B研制全新的轻(qing)型激光(guang)武器。这是由于太空中没有大气(qi),不存在风雨雷电等(deng)影响激光(guang)射程和功率的自然气(qi)候(hou)现象。所以激光(guang)在太空中的威(wei)力不会削减,而射程反而更远。如果美军(jun)为X-37B装备上激光(guang)武器,则该机就可以直接远程击毁敌国(guo)卫星。一旦这样的情况发(fa)生,那将意味着太空已经(jing)完全军(jun)事化。

反卫星、光(guang)能传输,这些都是在X37B上进行的秘(mi)密试验

目(mu)前美国(guo)正在为X-37B研制全新的离(li)子火箭发(fa)动机。这是一种奇特的推进装置。因为我们(men)传统意义上的化学火箭都需要消(xiao)耗(hao)能源并利用高速喷出的燃气(qi)产(chan)生反作用力推动火箭运行,这种火箭通常称之为"功质火箭",意思是火箭发(fa)动机要做功,就必须消(xiao)耗(hao)物质。而离(li)子发(fa)动机则是一种神奇的"无功质火箭",因为离(li)子发(fa)动机是通过极高的电压给电子"充能"然后让电子高速从发(fa)动机中喷出,进而产(chan)生反作用力。而电子由于是自然界自然存在的,其过程非常类似于喷气(qi)式发(fa)动机,只不过离(li)子发(fa)动机喷出的不是高速燃气(qi),而是高压电子。

美军(jun)研制的光(guang)伏(fu)射频模块,可将光(guang)能转化为微波传输,也可专为动力输出,美军(jun)或借此实现太空能量远距离(li)传输

由于只消(xiao)耗(hao)能量,不消(xiao)耗(hao)物质,所以离(li)子火箭发(fa)动机也被称为"无工质火箭",和上面(mian)的模块结合,就能无限续航

相(xiang)比于传统化学火箭发(fa)动机,离(li)子发(fa)动机的推力非常小,所以通常情况下都是使用化学火箭将航天器送入太空,然后再用离(li)子发(fa)动机给航天不断加速。而离(li)子发(fa)动机最大的特点在于——尽管推力小到可怜(lian),但是离(li)子发(fa)动机却可以无上限加速。因此,装备离(li)子发(fa)动机的飞船有望成为人类第一种具备行星间飞行能力的飞船。

一个有意思的细节:X37B的发(fa)动机喷口,不在正中,而是在右(you)侧。为何这样设计?还(hai)是不得而知(zhi)

有人计算过,采用化学火箭作为动力源的话,从地球到临近(jin)的火星,最短大约需要7个月;但是如果使用离(li)子发(fa)动机火箭的话,仅需要2~4周时间。这是因为离(li)子火箭可以不停的加速,虽然最开始时很慢但是会随着时间的推移,其速度(du)累积将会非常惊人。而这种离(li)子发(fa)动机一旦装备在X-37B上,则该机将会完全实现1小时打遍全球的战术需要。

美军(jun)目(mu)前最神秘(mi)的X-37B飞机,有理由相(xiang)信,"太空军(jun)事化"的始作俑者,就是这个看似玩具的东西

随着X-37B的研制成功,并且连续长期太空部署来看,美国(guo)正在稳步推进太空军(jun)事化的进程,而且目(mu)前的X-37B已经(jing)基本成熟,随时可以搭载美国(guo)空军(jun)的战略核弹(dan)头,还(hai)可以搭载全新的激光(guang)武器,并且安(an)装离(li)子火箭发(fa)动机。这已经(jing)是赤裸裸的太空军(jun)事化进程,必须引起世界各国(guo)足够的重视和警惕。

X-37B细节图片,其隔热瓦排(pai)布十(shi)分整齐,做工优良(liang)

中国(guo)同类型发(fa)展情况:“神龙”与离(li)子发(fa)动机,我们(men)都有

实际上我国(guo)早(zao)在本世纪初(chu)就测试过中国(guo)版X-37B太空飞机。尽管外界信息很少,但是这架被命名为"神龙"的空天飞机不但存在,而且还(hai)有过短暂的曝光(guang)。根据公开的消(xiao)息,"神龙"已经(jing)完成了(le)全部飞行测试,但是是否和X-37B一样进行过太空部署,目(mu)前尚不可知(zhi),不过就整个项(xiang)目(mu)的进展而言,不上太空实在有些说不过去。

代号"神龙"的我国(guo)自研太空飞机,正在进行大气(qi)层(ceng)内测试,应该为滑翔测试

根据网友猜(cai)测画出的“中国(guo)版”X-37B想象图

不仅是太空飞机,根据国(guo)外媒体(ti)的报道,实际上我国(guo)在离(li)子发(fa)动机方面(mian)也处于世界领先地位。2018年1月时,俄罗斯(si)卫星通讯社曾(ceng)经(jing)发(fa)文称,我国(guo)已经(jing)研制出全新一代的离(li)子火箭发(fa)动机,这种新式火箭发(fa)动机的最大加速度(du)可达(da)39千米/秒。结合我国(guo)目(mu)前正在制定的探索月球和火星的太空计划而言,西方国(guo)家普遍认为,我国(guo)将会是第一个开启有人驾驶飞船探测火星的国(guo)家。而加大对于太空飞行器和飞行技术的广泛探索,是对抗美国(guo)不断扩大的太空军(jun)事化进程唯一有效的方式,因为依照美国(guo)人的思维"打不赢的敌人,就是朋友"。

另外,中国(guo)离(li)子火箭发(fa)动机也正在研制,2019年已获得突破

"国(guo)虽大,好战必亡,忘战必危(wei)!"这是我们(men)的老祖(zu)宗在2000多年前为我们(men)留下的古训。即使在今天,要想要确保自己的和平与安(an)全,就必须仗剑扶犁,止戈(ge)为武。

版权号:18172771662813
 
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