X-37B绝密战机都干了些什么？
美国空军X-37B迷你航天飞机的下一次飞行初步确定在2015年5月20日，这是X-37B执行的第四次飞行任务。根据美国空军快速能力办公室飞行任务部主任对外公开的消息，X-37B的本次升空将对多项空间技术进行测试，其中之一为测试新型推进系统，能够提升X-37B的在轨机动能力。本次发射使用了联合发射联盟的Atlas V型火箭，X-37B垂直安装在火箭的有效载荷舱内，发射方式类似于航天飞机，因此也被定位为迷你航天飞机。
X-37B有何神功？
X-37B作为一种可自主返回的航天器，在结构上拥有机翼这样的结构，具有一定的大气层内飞行性能，与传统的航天器有着本质的区别。虽然X-37B与航天飞机的外观有些近似，但整体规模要小得多，翼展为4.5米，高度为2.9米，长为8.9米，几乎把Atlas V型火箭的整流罩挤得满满的。Atlas V型火箭的推动力足够强大，能够把质量为5吨左右的X-37B送入近地轨道，由于X-37B执行的任务属于绝密级，因此轨道参数外界很难知晓。X-37B的活动范围极大，可从200公里的近地轨道至接近1000公里的轨道上，这也是X-37B任务的精华所在，在任何时间有能力进入任意一条轨道，执行各种轨道监视、拦截等任务。
前三架次任务解读
到目前为止，X-37B的前三架次都已顺利完成，第一架次任务在2010年4月22日执行，运行224天；第二架次运行468天；第三架次运行674天。每一次轨道任务的时间都被拉长，这说明X-37B确实在轨道上进行了各种测试，而且项目还挺多。这一切得益于X-37B上携带的载荷舱，其内部空间相当于一辆皮卡车的后备箱，能够安装小型轨道武器、机械臂等。从中可以看出X-37B执行的任务非同一般，比如可用机械臂捕获敌方在轨运行的航天器、打开载荷舱内的激光武器对轨道目标进行攻击、亦或利用轨道相机完成对地面目标的侦察等。然后快速脱离轨道，可选择降落，也可以进入更高的轨道以等待下一次任务。
在前三架次任务中，外界猜测X-37B的任务涉及先进传感器的测试、利用自身快速轨道机动能力接近某个航天器、在接近目标后使用各种对抗手段验证其攻击能力、再进入大气层后的自主降落性能等。在降落地面后，X-37B还将验证地面人员是否能对其进行快速维护，支持其再次发射。毕竟，X-37B作为可重复使用的航天器，如果无法进行回收与快速维护，那么其效能就会大打折扣。
本次任务重点测试新型推进器
在本次任务中，X-37B将对一种新型推进器进行测试，这与X-37B的在轨机动能力有关。在过去三个架次的任务中，X-37B都进行了相关的轨道机动，这个能力在几次发射中都进行了验证，可以认为轨道机动是X-37B历次任务中的重点测试项目。只不过这次使用了新型推进器，是轨道机动能力的一次提升。从过去三次任务的在轨时间不断增加可以看出，X-37B内部燃料的携带量在不断增加，联合发射联盟的Atlas V型火箭近地轨道运载能力有8吨多，而X-37B只有5吨，有足够的冗余，一步步增加燃料携带量，并完成各种在轨机动的动作。
X-37B的在轨机动能力已经得到充分验证，其机动能力主要由尾部的主发动机与前置的侧推进器构成，尾部也有一个侧推进器，主发动机使用肼(N2H4，又称联氨)燃料作为动力，在前置推进器后方还有JP8（美国喷气燃料代码）燃料箱。前后推进装置的配合能够改变X-37B的运行轨道。本次任务中使用的新型推进器可能是侧推进器的组成部分，侧推进器在X-37B上的作用是提供及时而恰当的反作用推力，由X-37B上的机载计算机控制推动力的大小，配合主发动机完成在轨机动。尤其是当X-37B接近目标航天器时，侧推进器需要精确控制推动力的方向和大小，确保缓慢接近、保持相对静止以及调整X-37B的姿态，让可能安装机械臂的载荷舱方向对准目标航天器，以实现在轨捕获。
空天飞机
X-37B为空天飞行器设立了一个标杆和基本准入点，未来10年内出现的可重复使用航天器可采用类似X-37B的有翼结构，实现大气层内飞行。欧洲正在试飞的PHOENIX空天飞行器就类似X-37B，也拥有一对小机翼，使用火箭发射入轨，完成任务后可自主脱离轨道，返回地面。事实上，美国宇航局此前也进行过比X-37B更高级的空天飞机的研发，只不过空天飞机的准入门槛很高，水平起降需要极为强大的第一级平台，涉及到吸气式与火箭发动机的组合形式，工程难度较大。1980年代至1990年代执行的国家空天飞机计划使用了单级入轨的模式，空天飞机不需要使用火箭发射，而是利用传统的机场跑道就可以升空，加速至20马赫直接进入轨道，完成任务后自主返回。
显然，空天飞机的作战能力更加强大，具有隐蔽性、反应迅速等特点，这是X-37B所无法比拟的。完成一次X-37B的发射任务首先需要制造一枚Atlas V型火箭，还不包括其他的准备工作，无法实现快速响应。但X-37B却透露了一种新的方法，可以在轨等待较长的时间，比如1年至3年都可以隐藏在各条轨道上，一旦需要，就可以快速进入新的轨道，完成各种任务。从X-37B的结构上看，有翼的航天器已经被证明是可行的，即航天飞机，能够实现自主返回地球，大气层内的飞行性能也通过航天飞机30年的使用积累了相当的经验。因此，X-37B能够充分利用现有的成熟航天技术进行研发，项目风险较低，产生的作战效能可以大幅度提升，未来几年，有实力的航天国家都会考虑发展类似X-37B的可重复使用航天器。
（作者：谢顿）
- 发表于 2015-05-19 00:00
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