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《科学24小时》

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X—37B:太空航天器的新成员

2012-08-17 20:21:19

 X37B:太空航天器的成员

 

       美国著名科幻作家丹·布朗的科幻小说《天使与魔鬼》中所描写的高速专机,是非常先进的波音X-33 型飞机,时速可达到17702 千米……那么人类能否造出这样快速的飞机呢?

□徐忠友

科幻小说中的X-33 型飞机成为现实

        2004 年美国著名畅销书作家丹·布朗出版的科幻小说《天使与魔鬼》一开头便描写了这样的情节:

        清晨5 点,哈佛大学宗教艺术史教授罗伯特·兰登在睡梦中被一阵急促的电话铃声吵醒,电话里的人自称是欧洲原子核研究组织的首领,名叫马克西米利安·科勒,他是在互联网上找到罗伯特·兰登教授的电话号码的。

        科勒急想了解一个名为“光照派”的神秘组织。

        他告诉兰登教授,他们那里刚刚发生了一起谋杀案,并把死者照片传真过去。这张照片把兰登教授惊得目瞪口呆。尸体被扒光了衣服,胸前有一个可怕的灼痕:那是个十分考究、完全对称的烫字“光照派”。科勒邀请兰登教授前去调查,并派去一部高速专机。

        兰登教授无法抵抗那个被白纸黑字证实了的古老神话的诱惑,在这种好奇而又恐惧的心理驱使下,他接受了科勒的邀请。他乘坐科勒派出的非常先进的波音X-33 型飞机,一个小时后就抵达位于瑞士日内瓦的欧洲原子核研究组织中心,该飞机时速达到15马赫,也就是每小时飞行17702 千米,真是太快了……

        人类能否造出这样快速的飞机呢?

        在美国东部时间2010 4 22 19 52 分(北京时间4 23 7 52 分),X-37B 空天飞机在佛罗里达州卡纳维拉尔角空军基地搭乘" 阿特拉斯-5" 型运载火箭发射升空。

        2011 年北京时间7 21 17 57 分,美国用于太空实验的航天飞机“阿特兰蒂斯”号完成了历史使命返回地球。随着“阿特兰蒂斯号”的回归,美国航天飞机也迎来了最终谢幕的时刻。而美国X37B 空天飞机的发射成功,则已经成为继人造地球卫星、太空飞船、航天飞机、宇宙空间站之后又一太空航天器中的新成员。这真正使布朗的科学幻想变成了现实,其中的有些技术指标还远远超过了他的科学幻想。

 

世人关注美国成功发射X37B 空天飞机

        美国X37B 空天飞机,在发射上天前就引起了世人的关注,成功发射后,更成为国际航天界研究工作的重要对象。

        该空天飞机是一架美国空军运行的实验型有翼飞行器。从外形上看,它跟美国传统的航天飞机比较像,但由于采用了一种双垂直尾翼的设计,这又与美国现役中一些重型的战斗机相似。机身长约8.8 ;有两片机翼,翼展约4.6 。它还有一个小型货运舱,其舱门可在轨道上开启,起飞重量超过5 吨。飞行器没有驾驶舱和驾驶员,由火箭发射升空后,主要由地面人员摇控指挥。

        X37B 空天飞机体积只有美国航天飞机的四分之一,但其威力和用途远比航天飞机大。首先,它的先进之处在于动力装置。空天飞机中安装有涡轮喷气发动机、冲压发动机和火箭发动机。涡轮喷气发动机可以使空天飞机水平起飞,当时速超过2400 千米时,它就使用冲压发动机,使空天飞机在离地面60 千米的大气层上以3 万千米的时速飞行,这是现代高技术作战飞机飞行速度的6 12 倍。如果再用火箭发动机加速,空天飞机就会冲出大气层,像航天飞机一样直接进入轨道。当X-37B 在轨道上运行的时候,它就像大多数卫星一样,由操作人员在地面监控和发出指令飞行。当收到返回地球的命令后,X-37B 会自动进入大气层,像普通飞机那样在机场着陆。

        空天飞机也可以像航天飞机一样重复使用。空天飞机复飞的间隔很短,在数天甚至数小时后就可再次起飞,成为目前自由往返天地间的最佳输送工具。它发射安全性高,能将航天器送上任何轨道,并可以向任何方向发射,发射时亦不受轨道要求的限制。空天飞机对地面设施要求简单,维护使用方便,操作费用低,具有一般航线班机的飞行频率。它以液氢为燃料,在大气层飞行时,充分利用大气中的氧气。加之它可以上百次的重复使用,真正实现了高效能和低费用。据估算,用它发射近地卫星费用只有航天飞机的五分之一,而发射地球同步卫星费用则可减少一半,这将使空天飞机在即将到来的空间商务竞争中立于不败之地。

        X37B 空天飞机功能齐全,兼有运载火箭、货运飞船、载人飞船甚至小型空间站的许多功能,它能释放和回收卫星,并能对损坏的卫星进行及时的维护和修理。

        其次,人们除了关注X37B 空天飞机上述功能和优势外,更多的是关注它的军事用途。从目前情况来看,X37B 空天飞机还处在试验阶段,只能把它看作是一种先进的空天战斗机或空天作战飞行器的雏形,但一旦再往军事纵深去发展,并配备一些军事硬件和软件,它便具有极高的军事价值。空天飞机能自由往返于天地之间,因此凡是航天飞机能干的事,它几乎都能胜任。

        空天飞机可以把大的卫星送入地球轨道,一次性投放多颗卫星更是它的拿手绝活,还能向空间站运送或接回宇航员和各种补给物资。更重要的是,它既可运用于洲际轰炸和战略侦察,又可作为航天运载工具或太空兵器,其主要任务有运输武器、发射小卫星、快速投送兵力等。在美国空天飞机综合设计方案中,就有一款空天飞机是可用作跨太平洋飞行的高超音速运输机,能以56 倍音速在3 米的高度作巡航飞行,只需两小时便可从美国杜勒斯机场飞至日本东京。

        值得注意的是,X-37B 空天飞机由于采用自主驾驶和导航模式,可以长期在太空部署。未来一旦将太空定位为战场,它就可对别国的卫星、宇宙飞船甚至太空站下手。只要装备简单的机械手,它就可以捕捉别国卫星,经过升级和加载后的X-37B 就能将别国先进卫星装在货舱“打包”带回美国。

 

美国X37B 空天飞机已开始执行任务

        2011 3 月,美国X-37B 空天飞机在佛罗里达州卡纳维拉尔角空军基地第二次发射升空。前不久英国《每日邮报》报道,这次X-37B 空天飞机原计划是在太空中飞行9 个月,但它已在天上飞了一年多时间至今仍未返航。那它到底是在执行一些什么任务?

 

        据美国空军官员提供的一些细节透露:X-37B 空天飞机是在太空中测试一种新技术,如对卫星传感器和其他组件的测试。它原本计划于2011 12 月在加州降落,然而其执行任务的时间被大大地延长了。

        当时,X-37B 系统程序主管汤姆·迈克因泰尔曾向《洛杉矶时报》表示:“我们原先计划让X-37B 空天飞机执行一个为期9 个月的任务,但使它在轨道上延长运行时间能让我们有更多测试机会,发掘出这次任务的最大价值。”

        但是,国际上一些军事专家则认为:X-37B 空天飞机很可能是执行防卫或间谍侦测相关的任务,因为该飞行器上搭载了一台侦察相机,可用于观测地球或太空目标。还有一些军事专家分析,该飞行器是充当一个机器人卫星机修工,为美国一些卫星提供燃料补给和维修;货运舱搭载的可能是机械部件和其他用于军事卫星的部件,这些部件可能被暴露在太空并长期运行。

        更有业内分析人士推测,因其性质秘密,X-37B 空天飞机可能作为一种轨道武器的前身,因其绕地球飞行,所以能够先模拟投掷炸弹或攻击外国卫星。而美国国防部新闻发言人曾多次表示,空天飞机仅是一个技术“试验床”,以此来化解人们心中的忧虑。英国媒体还援引过一份英国航天杂志的报告,称X-37B 空天飞机或许正从事监视中国空间站的雏形“天宫一号”的任务,但美国方面不予承认。

        据国内著名军事专家分析,X-37B 经过第一次试飞后肯定有许多不成熟的地方需要测试,还有就是空中侦察只是它其中的一项功能。总之,它确实已经在执行任务了。

 

美国空天飞机有一个系列族群

        美国X-37B 空天飞机试飞的成功,只是美国航天飞机计划的第一步。其实,从1985 年起美国就开始实施“国家航天飞机计划”了。这当中虽由于经费、技术及政治等复杂原因而一波三折,但这一计划还是大大推动了高超音速技术的发展。此后由美国空军大学、空军科学技术顾问委员会完成的一系列关于未来军事装备的研究报告均建议把空天飞机作为今后2030 年最重要的武器装备之一。因此,在美国X-37B 空天飞机的周围,必将出现一个系列族群。

        美国洛克希德- 马丁公司从1996 年起实施空天飞机研制计划并把当时研制的样机称作X-33。此后,由收购了洛克希德- 马丁公司下属航天部门一半股权的美国波音公司接手该计划,并推出改进后的样机X-37B

        此外,美国空天飞机有关的研制项目还包括X-34X-38X-40X-43 等。这些空天飞机是一个大家族,有X-37B 这样功能比较全面的综合型空天飞机,也有单项用于空间实验的科学实验机、运送兵员等的运输机、用于侦察的侦察机、用于作战的战斗机……总之用途不同、功能不同,式样也有差别,这就会使空天飞机的家族成员越来越多,分工越来越细,作用越来越大。

        从目前总体试验情况来看,美国空天飞机虽然还处于试验、探索、完善阶段,但它有望成为21 世纪最先进、最经济、最有效的航天运载工具,代表了今后数十年内航天运载技术的发展方向,并将成为未来控制空间、争夺制天权的关键武器装备之一。可以预见,如果试验成功并武装美国空军部队,必将给全球空天飞行器和地面作战武器系统带来革命性的变化。

        同时,我们还应注意到,随着美国空天飞机的上天和在军事上发挥重要的作用,世界上太空武器化进程和太空军备竞赛也已经无法避免,美国X-37B 空天飞机项目也将反映出美国政府在国家安全方面的深层次意图。由于核武器在美国国家安全中的作用将逐步降低,美国会更重视“非核威慑”,具有全球快速打击能力的空天飞机因此可能成为美国新的“杀手锏”。

        另外,包括太空在内的“全球公地”已成为美国的战略重点,空天飞机的应用若军事化,美国在太空领域的绝对优势将进一步加强。在这方面,我们必须提高警惕,有所防备,特别是要尽快研制出类似的空天飞机,以确保太空和平与国家安全。

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