第07版:科技时代

揭秘太空小飞机

——中国的“神龙”和美国的“X37B”

曲伟

《 人民政协报 》 ( 2024年02月22日   第 07 版)

美国东部时间2023年12月28日(北京时间12月29日),美国军方“轨道试验飞行器”X-37B在佛罗里达州肯尼迪航天中心,由太空探索公司(SpaceX)的“重型猎鹰”运载火箭发射升空。这是X-37B的第七次轨道飞行任务。

同年12月14日,中国“神箭”即长征二号F火箭,成功发射我国的“可重复使用的试验航天器”(被称为“神龙”)。这是中国可重复使用航天器的第三次成功发射。

事实上,美国原计划也在12月14日发射“X-37B”,因故发射推迟。中美两国没能同日发射太空小飞机,航天史上也少了一个传奇。

我国发射的“可重复使用试验航天器”和美国的“X-37B”都属于轨道级小型无人航天飞机,简称太空小飞机。当前,只有中美两国能设计、制造、完成飞行太空小飞机,所以,它们的一举一动备受世界关注。

航天飞机(Space Shuttle)指的是采用火箭动力垂直发射入轨、滑翔水平着落的航天器。空天飞机(Aerospace Plane)指的是采用吸气式发动机水平起降的航天器,即既能航空又能航天的飞机。太空飞机(Space Plane)则是两者的统称,都是有能力进入太空的有翼飞行器或是升力体。原则上,使用“空天飞机”一词不符合空天飞机一词的原意,把它们和未来更先进、真正的空天飞机容易搞混淆。

近年来,有一个趋势越来越清晰,那就是全方位的中美太空竞争已经开始,太空小飞机也是其中之一。

在轨机动能力是航天器的重要建设方向。X37B算是最早的尝试。在上个世纪90年代,美国就开始了可机动轨道飞行器的研究。最早,“X37B”是NASA负责的项目。后来,因为航天飞机出现了一系列的问题和灾难,这些可重复使用的航天器,被认为效率不高,不如大型的航天飞机,这个项目因此从NASA调到了美国国防部,具体由“先进研究计划局”来负责研制。这个项目被美国定为“绝密”级别。研制完成以后“X37B”有两个使用方。一是美国空军的快速能力局,或者叫快速能力办公室。二是美国太空军。

之前,“X37B”已经进行了6次飞行,最长在轨时间超过900天,成功返回预定着陆场。这次与以往都不同的是,采用了重型猎鹰发射,被送到远地点达数万公里的大椭圆轨道。这种轨道能够保证对大空域卫星的可见性,弥补静止卫星无法覆盖高纬度地区的缺陷。

据透露,“X37B”本次承担的任务主要是进行扩展轨道包线试验,意味着本次可能要做更加剧烈的大幅度的轨道机动;同时,要测试它搭载的“太空域感知系统”,这是一个情报侦察系统,既能监测太空碎片,也能对其他所有经过的在轨航天器、卫星进行探测、识别、定位。可以说,这个系统是一个信息收集的重要装置,为美国太空军未来的行动服务。此外,还要对一些材料进行在轨检测,测试太空环境的影响,例如种子和生物材料。

“X37B”并不是“X37”项目的终极。美国波音公司已经宣布,在2011年,对“X37B”有一个扩展版,历史也称为“X37C”。“X37C”型比现在5吨级的“X37B”型的体量要增加160%-180%,增加一个增压单元,里面可以坐6名航天员。它的任务能力得到扩展。在紧急情况下,“X37C”能实现快速的载人发射,实现对于在轨航天员的紧急救助。

值得一提的是,美国空军的快速能力办公室,角色特别。此办公室能协调指挥“X37B”“X37C”;美最新的隐身轰炸机B21,也在美国空军快速能力办公室旗下。“X37B”、“X37C”具有快速发射,能够长期在轨、驻留,而且能够自主返航,像飞机一样自行着陆。

对于我国而言,中国很早就开始跟踪和预研航天飞机技术。中国载人航天工程前期论证时期,曾遴选出五个比较方案,其中三个半属于航天飞机,分别是两级全复用航天飞机,V-2号、带主动力和不带主动力小型航天飞机,长城一号、天骄一号,以及亚轨道空天飞机和小型航天飞机。最后一个方案是一次性飞船。1988年,对入围方案的投票中,不带主动力小型航天飞机以不到一分之差落败于载人飞船,否则历史就要重写了。

2020年9月4日,沉寂30多年后,中国宣布成功发射“可重复使用试验航天器”。2天后,试验飞行器成功返回预定着陆场,成为史上第四型成功在跑道着陆的轨道级航天飞机。

未来第五型能跑道着陆的轨道级航天飞机明年也要入轨,美国内华达山脉公司的追梦者小型无人航天飞机应无悬念。明年,它将作为国际空间站第三款商业补给飞船,进行首次示范飞行。它的运载工具是联合发射联盟(ULA)新型重型火箭“火神”(Vulcan)的第二次发射。

在太空领域,美国打造新的战略和技术制高点的决心和行动是不会变的。真正的竞争其实刚刚开始。

(作者系全国政协委员、中国航天科技集团有限公司第十一研究院研究员)

2024-02-22 曲伟 ——中国的“神龙”和美国的“X37B” 1 1 人民政协报 content_57542.html 1 揭秘太空小飞机 57,542 /enpproperty-->