X—37B太空战斗机

刘进军

X-37太空飞机

早在1998年，波音公司开始研制X-37太空飞机。美国国防部高级研究计划局和美国国家航空航天局（NASA）资助X-37太空飞机的研究工作。根据X-37计划的安全、高速、可重复、省钱的原则，总部位于密苏里州圣路易斯的波音公司“鬼怪”工厂负责建造2架X-37太空飞机。波音公司在南加州和圣路易斯的工厂内进行X-37的研制、装配、总装、检测和试验。

X-37试验太空飞机长8，38米，高2，74米，翼展为4，57米，装备一台“AR2-3”火箭发动机、自动导航控制系统、高超声速导航、制导与控制系统、内外大气层飞行动力、遥测于安全性分析系统等，以及气动热力学、材料科学等科学设备。根据设计要求，X-37在轨时间21天，返回地球后能在普通机场降落。

关于X-37的研制费用，很不透明，也不准确。1999年，NASA选中波音综合国防系统公司设计和开发X-37轨道飞行器，加利福尼亚分公司的波音“鬼怪”工厂建造。在4年的第一期研制中，X-37共获得1，92亿美元，其中NASA出资1，09亿美元，美国空军1600万美元，波音6700万美元。2002年底，根据NASA的太空发射计划，波音公司被授予新的3，01亿合同。根据美国军事卫星的研制费用，一般远远超过几亿美元，有的十几甚至上百亿美元。X-37的研制费用等于没说。

经过几次无动力投放试验，2005年6月21日，X-37在位于新墨西哥州莫哈韦机场搭乘“白骑士”运载飞机，进行首次会长大，一定会飞上太空。

X-37B太空飞机

X-37B是第2代X-37系列太空飞机，由美国空军研制。X-37B太空飞机，又称为轨道试验飞行器（OTV）。X-37B是一种可重复使用的无人航天器。

X-37B太空飞机长8，9米、高2，9米，翼展4，3米、重5，4吨，有效载荷2吨左右，轨道速度每小时28200千米。X-37B飞机只有美国航天飞机的四分之一大小。发射前，X-37B折叠在整流罩内，到达太空后打开机翼和太阳能帆板。

X-37B头部用更耐高温和坚固的钨合金。机身采用较轻的钛合金和铝合金复合结构，而不是传统的铝合金。1台“AR2-3”火箭发动机，动力29，341千牛。最初，X-37B以过氧化氢、“JP-8”作为氧化剂和燃料，现在采用四氧化二氮/肼推进系统。X-37B有两片6块砷化镓太阳能帆板，锂离子电池存储电能。

X-37B机翼前缘的防热材料采用耐火纤维氧化耐陶瓷瓦，取代航天飞机上的碳瓦。机身防热使用钢化玻璃单向纤维绝缘的浸渍硅胶瓦。这些隔热材料明显比航天飞机使用的防热瓦耐用。先进的可重复使用的绝缘“毛毯”第一次用于X-37B飞机。

航空航天飞行器必须符合空气动力学和太空飞行动力学。X-37B没有舷窗，有一对能够折叠的机翼，一对V形尾翼/方向升降舵，翼上的襟副翼控制飞行。机身下面的副翼和两个升降舵之间有一个减速板，控制下降、进场和着陆的速度。机身中间的货舱能自动开关闭合，装载有效载荷，包括各种试验设备。

X-37B的姿态控制包括姿态稳定和姿态机动。它装备了三轴稳定系统。按照一般太空飞行理论，侧航轴与轨道相切，仰航轴垂直于轨道平面，偏航轴正交于俯仰轴，向下指向地球中心。陀螺仪测量太空飞机角速度，通过姿态控制执行机构控制完成。姿态控制系统由传感器、控制电路与计算机、驱动执行机构三大部分构成。X-37B机载多频段通信天线，两组太阳能帆板提供电能。不论飞机的方向、角度和轨道如何变化，太阳能帆板始终对准太阳，通信天线始终对准地球和通信卫星。

X-37B在NASA兰利研究中心的高温风洞中进行了大量的试验，在NASA马歇尔航天中心经过了太空模拟飞行，在波音公司南加州亨廷顿工厂完成各项测验。

X-37B比其他航天器拥有优势。美国航天飞机是载人航天器，最多可容纳10个人，设计在轨高度185千米～1000千米，一般飞行在400千米高度，续航时间10～16天，低轨道可运载24吨，能发射超重超大卫星，太空会合、对接和为航天器太空“加油”。

X-37B的优势是太空任务时间长，机动性更强，可完全自主飞行与降落，缺点是有效载荷少。X-37B设计了太空会合、对接和太空“加油”，或使用一个机器人手臂更换故障的太阳能电池阵列等。X-37B可以支持太空控制，如防御性太空反制、进攻性太空反制，以及武器增强系统和武器应用系统。虽然，航天飞机也可执行军事任务，但没有防御和进攻性军事有效载荷。

X-37B与一般卫星、军事卫星相比优势更多：机动性强、变轨速度快，可随时升空与降落，可多次重复使用。缺点是由于机动性强、变轨次数多，燃料消耗大，空间停留时间短。如果X-37B能多次太空“加油”将大大延长空间停留时间。X-37B的机器人手臂是绝大多数卫星所不具备的。它既能修理自己，当然这种可能性极小，主要是抓获和“修理”敌星。

美军一直将X-37B列为最高机密，笼罩在神秘的黑幕中。美國空军官员也认为：X-37B包含“黄鼠狼的话”，“含糊措辞”，“往往伴随着偏见或无法验证的信息”等。它的任务以及结构、关键技术？它的隐秘载荷？它的特殊使命等仍然不甚明了，并一再推迟试飞。它在等什么呢？

2008年6月3日，波音公司在圣路易斯宣布：在加利福尼亚州西山，为空军研制的25千瓦固体激光武器，射击试验成功。未来5～10年可能研发成功更强大的100千瓦激光武器。100千瓦固体激光武器的成本大约为3000万～4000万美元。激光武器最大的优点是超精确打击。

X-37B的试验飞行原定于搭乘航天飞机，在航天飞机的有效载荷舱内施放。“哥伦比亚”号失事，NASA不敢冒风险将X-37B作试验，另外用航天飞机施放也不合乎经济效益，后来准备用“德尔塔-2”运载火箭发射。

根据X-37B的航天动力学特性，NASA最终决定使用“宇宙神-5”运载火箭发射。为了发射X-37B太空飞机，洛克希德一马丁公司专门研发了“宇宙神-5”501型运载火箭。501型运载火箭具有更大更长，直径达5，4米的整流罩和近地轨道8，25吨的发射能力。

X-37B太空飞机要在太空绕地飞行。它的第一着陆地点位于加利福尼亚州的范登堡空军基地，在4572米长、61米宽的跑道上自动降落。备用机场为爱德华兹空军基地、肯尼迪航天中心机场。太空飞行由美国空军和美国国防预先研究计划局执行。位于美国科罗拉多州斯普林斯空军基地的美国空军太空司令部第21太空联队第3太空中队指挥飞控。

x-37B太空竞赛

2010年4月，美国空军第一架太空飞机X-37B准备发射，命名为“OTV-1”。为了第一架X-37B太空飞机发射，美国空军卡纳维拉尔角空军基地、NASA肯尼迪航天中心进入最紧急状态。2010年4月2日，“宇宙神-5”运载火箭已经移动到发射台进行发射彩排。4月8日，X-37B太空飞机抵达肯尼迪航天中心，垂直组装到第“SLC-41”发射台。

这是一次重大发射。X-37B已经确定2010年4月21日为发射日期和发射窗口。为了回避X-37B太空飞机发射，正在太空执行“STS-131”次航班的“发现”号航天飞机，也被推迟24小时着陆。

世界标准时2010年4月22日11时52分，美国第一架军事太空飞机——X-37B升空试飞。 “宇宙神-5”火箭搭载X-37B太空飞机，从卡纳维拉尔角空军基地发射升空。10分钟，X-37B太空飞机突破大气层，进入近地点279千米、远地点287千米、轨道倾角40°的近轨道飞行，轨道周期88.9分钟，每天环绕地球近16圈。

X-37B经过多次变换轨道高度、多次变更轨道倾角，进行各种飞行试验测试后，于2010年12月3日重返地球，在美国范登堡空军基地自动着陆。原来，美国空军为第一架X-37B太空飞机设定太空飞行270天，最终飞行了224天9小时24分钟。这架X-37B太空飞机成为苏联“暴风雪”号后第二架来自太空、自动着陆、可重复使用的太空飞机。

X-37B作为第一种无人军事太空飞机，任务就是演示太空飞机的实用性、可靠性和可重复使用等课题。太空飞机能更自由地出入大气层，不是将太空发展为一个旅游观光区，就是开辟了一个新战场。

2011年3月5日，美国空军的第二架X-37B太空飞机——“OTV-2”，美国国防部代号“USA-262”搭乘“宇宙神-5”火箭从卡纳维拉尔角空军基地发射升空。“OTV-2”发射重量5400千克，进入近地点317千米、远地点319千米、倾角42.9°的轨道。根据轨道倾角，“OTV-2”将飞经包括南北纬42.9°以内的国家，重访时间4天。据观测，“OTV-2”在3月份曾变轨3次，后来情况不明。

2011年11月29日，美国空军部长发言人宣布第二架X-37B太空飞机的任务延长，进入加时赛。2012年5月30日，美国空军表示“OTV-2”将完成使命。世界标准时2012年6月16日5时48分，第2架X-37B完成任务后脱离轨道进入大气层，乘着夜色在范登堡空军基地第12号跑道安全降落。“OTV-2”已超过270天的设计轨道时间，太空飞行时间达468天13小时2分。“OTV-2”成为苏联“暴风雪”号、美国“OTV-1”之后、世界上第3架从轨道返回自动着陆的可重复使用飞机。美国空军称赞道一切非常完美，超出想象。

2012年12月11日，美国第3架X-37B飞机——“OTV-3”升空，飞行在近地点343千米，远地点360千米，倾角43.5°的近地轨道，太空任务不详。2014年10月17日，第3架X-37B飞机潇洒地降落在范登堡空军基地。它在太空飞行了1年6个月20天，大约675天。

2012年12月11日，美国空军第3架X-37B太空飞机，从卡纳维拉尔角空军基地发射。2014年10月17日16时24分，这架X-37B在范登堡空军基地着陆，太空飞行长达675天，创造了太空飞机的飞行纪录。

2015年5月20日，美国空军第4架X-37B太空飞机——“OTV-4”，美国国防部代号“USA-261”号，搭乘“宇宙神”火箭，从卡纳维拉尔角空军基地发射升空。美国空军第一次透露X-37B的任务测试霍尔效应推进器、极高频率通信，以及测试各种材料。

2017年5月7日，这架X-37B太空飞机在太空飞行了717天20小时，从肯尼迪航天中心降落。目前，第4架X-37B是世界上在太空飞行时间最长的太空飞机。它神秘归来了，又带来什么惊奇呢？

2017年9月，美国空军第5架X-37B太空飞机——“OTV-5”，将由“猎鹰-9”号火箭发射。截至2017年8月3日，目前还不知道在肯尼迪航天中心第39A发射台，还是从卡纳维拉尔角空军基地第40号发射台发射升空。

随着美国航天飞机退役，X-37B是今天世界上唯一在太空飞行的飞机。第5架X-37B会创造世界上在太空飞行时间最长的太空飞机吗？它会创造什么神奇和神秘呢？

全球攻击平台

美国空军一直在追寻二小时“全球打击平台”、一小时“全球快速打击平台”。瑞士日内瓦的联合国裁军研究所的瓦希金斯说”如果我没有记错的话，它将变成一个全球打击平台。”“谁都可以认为这是反卫星武器。如果它在轨道上停留的时间足够长，就可作为侦察平台、通信平台、武器平台。”

在轨时间，是航天器的一项重要指标。航天飞机一般只有15天。X-37B的在轨巡航时间为270天。航天器在轨时间越长，作为战略威慑，威慑作用越大，作为战术攻击，巡航待命的时间越长，应急攻击的速度越快。

变轨能力，也是航天器的一项重要指标。根据波音公司的技术资料，X-37B能飞行在176千米～800千米的近地轨道，以第一宇宙速度每秒7.8千米、每小时2.8万千米的高速飞行，约90分钟围绕地球飞行一圈，重访时间为4天。176千米～800千米的概念是什么？X-37B能變轨。它的变轨能力、机动性比一般可变轨卫星更快更敏捷，具有多轨道能力。

轨道高度，对一般的航天器是一项技术，而对空天飞机还是一项功能。X-37B能飞升到800千米高度，在飞升过程中或这个高度，X-37B能侦察、拦截、攻击低轨道上的卫星、航天器和洲际导弹。

176千米，意味着什么？176千米，意味着X-37B可以从800千米高度俯冲到176千米的极低地球轨道。按照空间动力学的原理，航天器的极限轨道高度为235千米，是航天器必须据对遵循的的天条。如果低于极限轨道，航天器会因为地球引力和空间摩擦力，回不到原先轨道，不是坠毁于地球就是抵不住摩擦力焚毁。X-37B不是一般的航天器，而是一架飞机，具有强大的动力、变轨能力和飞行能力。它能突破空间动力学理论，低于极限轨道近60多千米，仍能重返高度，确实令人十分震撼。

176千米，还意味着X-37B能在极低地球轨道对地球、战场、舰船、潜艇、导弹基地、军事基地等敏感地区进行极近距离的观察。如果有效载荷中有导弹等攻击武器，就可以发起太空攻击。毫无疑问，X-37B是第一个飞行在176千米的航天器。对于这样的成就，美国波音公司也十分得意我们做到了。其他人，没门！

隐身功能是个敏感的秘密。美军部分军事间谍卫星的隐身功能比较完美。一般光学、红外线和雷达探测器很难发现隐身飞机的行踪，在太空中要辨别一颗隐身卫星更是难上加难。太空隐身技术已经发展发展到极致。X-37B加强了隐身技术，让地面的雷达和空间的探测器更难发现它的行踪。

有效载荷考验航天器的运载能力。X-37B的有效载荷达2吨。它具体装载了哪些侦察、探测和实验仪器？这是绝密军事秘密，不得而知。由于X-37B担负侦察任务，具有照相侦察卫星功能，至少载有可见光、红外线空间探测器。根据美国照相侦察卫星的水平，X-37B的空间分辨率至少在0.1米。

X-37B的科学目标是验证太空飞机的设计、材料、飞行、再入飞行和自主着陆等技术性能，为空天飞机做技术准备。军事目标是建立长期运行的太空轨道飞行器，作为太空应急飞机和反卫星武器。战略目标是战略威慑、执行特殊任务，占领太空制高点，掌握制太空权。

X-37B的主要特点是全球快速打击。

2008年5月的一天，美国中央情报局已确定基地组织头子、善打闷棍的恐怖分子本·拉登的位置在喀喇昆仑山脉主峰——乔戈里峰巴基斯坦一侧。这次，本·拉登正在一个破烂成堆的小村庄开会。美国已经刺杀、轰炸和围剿拉登十多次了，都功亏一篑。这次机遇非常好。机不可失，时不再来。

美国空军战机立刻起飞，在距离目标1500多千米处发射一枚卫星制导导弹。导弹时速800千米，到达拉登开会的地点需要两小时。当导弹飞了1小时，远未到达拉登开会的地方，拉登已经开完会，拍拍屁股走人了。这令美军和中央情报局十分恼火。中央情报局推卸责任我们已经找到本·拉登了。导弹没打中，这不关我们的事啊！

美国空军愤怒地嚷嚷真倒霉！真丢脸！如果将来动用X-37B太空飞机，导弹从太空向地面发射，只要6.5分钟。拉登这个家伙也许刚说完开场白，就一命呜呼了。X-37B正在太空巡航，寻找机会。X-37B必定要进行一次实战演习。第一次太空攻击必定震撼世界。这个日子已越来越近了。

X-37B的升空标志着美国的太空军事行动开始启动。美国空军认为X-37B太空飞机可能会涉及一个模拟的敌方攻击，X-37B应该能够监测和自主抵消。怎样监测？怎样自主抵消？成为太空专家和军事专家的待解之谜。

童子军——科幻到现实

起飞是个大麻烦。按照目前技术，太空飞机升空方式有两种一级起飞和二级起飞。

一级起飞太空飞机从普通机场起飞，突破大气层进入太空，围绕地球飞行，再从普通机场降落的飞机。一级起飞的太空飞机一般装备三套发动机。一套喷气发动机用于起降和空中飞行：一套冲压喷气发动机用于突破地球引力，提升高度：一套极速火箭发动机以第一宇宙速度冲破卡门线，进入太空飞行。真正的太空飞机是一级起飞方式。

二级起飞：这种太空飞机一般只有两套发动机。它的动力、爆发力、速度达不到；中出大气层。首先，太空飞机搭载在另一架大型专用运输机上，从普通机场起飞。当大型运输机到达一定的高度，太空飞机从运输机上二次起飞，突破大气层进入太空。它能从普通机场降落，二级起飞方式的飞机并非真正意义上的太空飞机。

飞机起降都是个大麻烦。按照目前技术，太空飞机起降方式有两种垂直起飞，水平降落：水平起飞，水平降落。

垂直起飞，水平降落，是指太空飞机利用运载火箭或大型运输机送上太空，如美国航天飞机。水平起飛、水平降落是指太空飞机像飞机一样在机场起飞，以火箭的速度突破大气层，像航天飞机一样在太空翱翔。返回地球时，太空飞机可以像普通飞机一样在机场水平降落。宇航员上下太空就好像小媳妇回娘家一样方便。

到目前为止，全世界只有5种太空飞机成功地太空飞行，并重新进入地球大气层，返回地球，安全着陆。它们是：美国X-15、美国航天飞机、“太空船-1”、苏联“暴风雪”号航天飞机和”和X-37B。迄今为止，只有运载火箭和火箭动力飞机成功地到达太空。在这5种太空飞机中，X-15和“太空船-1”是火箭动力飞机，水平起飞、水平降落。美国航天飞机、苏联“暴风雪”号航天飞机和X-37B都是运载火箭垂直起飞，水平降落。

垂直起飞是运载火箭的范畴，有两种入轨方式卫星式和火箭式。卫星式就是将飞机搭乘在运载火箭的整流罩内，像发射卫星一样发射飞机，火箭式是将飞机安装在运载火箭的头部或箭体上发射，如航天飞机。

太空飞机定义为一种水平起飞、水平降落的航空航天飞机。太空飞机既能在大气层内飞行，也能在太空围绕地球轨道飞行的飞机。真正的太空飞机应该是水平起飞，水平降落，像普通飞机一样在普通机场起降。X-37B是搭载“宇宙神-5”运载火箭升空，属于垂直起飞，水平降落。

从严格意义上说，X-37B不是一架真正的太空飞机，只是一架能像卫星、航天飞机一样围绕地球轨道飞行的飞机。现在，X-37B采用极为保守的、卫星式的升空方式，说明美军的火箭发动机等关键技术仍然未达到太空飞机一级入轨和水平起飞、水平降落的标准，甚至达不到二级水平起飞、水平降落的要求。

不管怎么评价，X-37B执行了环绕地球、里程碑式的、历史性的飞行。美国第一架真正意义上的空天战机很有希望从X-37B的研究成果中诞生。X-37B注定成为美军太空飞机的童子军。

X-37B最终将进化升级为载人太空飞机。美国波音公司已经为下一代太空飞机——X-37C描绘蓝图。X-37C为最多搭乘6名航天员的太空飞机，比目前的X-37B增大165%～180%，有加压舱和货舱，自主驾驶飞行能力，运行在低地球轨道，可为国际空间站运送航天员。

在地球上实现信息化、智能化和无人化作战，在太空实现人工化、单向化、美国化作战——这是美国空军未来作战的模式。位于美国加利福尼亚州海豹滩的波音空间与情报系统公司总工程师亚瑟很乐观。他指出太空飞机的未来用途让太空飞机成为自由飞行的飞机，从低轨道到中轨道，甚至到3.6万千米的地球静止轨道，把敌人甩在后面和下面。

X-37B太空飞机：第一宇宙速度飞行、全球精确侦察、1小时全球快速打击，太空战已经由科幻变为现实。

太空飞机，从无人机变为在载人太空战斗机，日子并不遥远。

飞机，从地球到太空，航程并不遥远。