在美軍突襲擊斃ISIS領導人阿布·巴克·巴格達迪(Abu Bakr al-Baghdadi)的訊息掩蓋下,美國空軍最機密的X-37B無人駕駛可重複使用太空飛機中的一架在創造了780天的在軌天數記錄後重返地面。自從2017年發射升空以來,它所承擔的任務基本上仍然是機密的,但是該長期飛行任務的背景是美國正在積極探索能夠將有效載荷更快,更靈活且更難以預測地送上地球軌道的新方法。
X-37B第五次飛行任務再次打破了自己創造的無人可重複使用飛行器的在軌時間記錄
完成了正式名稱為“軌道測試飛行器任務5(Orbit Test Vehicle Mission 5,OTV-5)”飛行任務的這架X-37B,於2019年10月27日凌晨3:51左右降落在美國宇航局肯尼迪航天中心。這架太空飛機是在2017年9月7日從肯尼迪航天中心的39A發射場由SpaceX公司的“獵鷹9”火箭發射升空的,執行軌道具有迄今為止所有OTV任務中的最大傾斜角度,這也是對擴充套件X-37B執行包線的一個測試。
完成OTV-5的X-37B太空飛機於2019年10月27日美東時間3點51分在肯尼迪航天中心著陸
“作為全球唯一可重複使用的無人空天飛行器,它的飛行包線被不斷地拓展。今天,X-37B成功著陸,完成了迄今為止最長的飛行,併成功完成了所有任務目標。”美國空軍快速能力辦公室(Rapid Capabilities Office)主任蘭德 瓦爾登(Randy Walden)在一份宣告中說。“該任務成功完成了空軍研究實驗室(Air Force Research Laboratory,AFRL)和其他許多實驗專案。”
自2010年首次任務以來,美國空軍都拒絕提供X-37B的任務細節。對於OTV-5而言,我們確實知道該太空飛機攜帶了AFRL“先進結構嵌入式散熱器”專案的有效載荷用於測試在長時間微重力太空飛行實驗性電子裝置和振盪熱導管(Oscillating Heat Pipe,OHP,一種新型散熱器)的效能和啟動特性。
該專案在AFRL網站上的介紹說:“OHP是一種簡單的,無芯的熱導管,它能承受的最大熱負荷比軸向帶槽熱導管高200倍,而傳走的熱量則比銅大45倍。除了效能優於傳統的熱管理技術外,由於缺乏內芯結構,OHP還可以實現低成本的製造技術。OHP提供了一種為商業和軍事使用者減輕電子器件發熱限制,進一步增加處理能力或頻寬的低成本方法。”
同時,請務必記住,X-37B顯然旨在能夠發射和回收太空物體。
X-37B的詳細資料,和退役的太空梭相比,它很小,載貨空間就像一輛家用皮卡那麼大
我們還知道,以前的OTV-4任務包括對航空噴氣火箭動力公司(Aerojet Rocketdyne)的XR-5A霍爾效應推進器進行測試。這是一種電動推進系統,可為軌道上執行的衛星和航天器提供更高的機動效率。雖然,該發動機原則上只是先進超高頻(Adanced Extremely High Frequency,AEHF)衛星計劃的一部分,但是它對於其他太空系統也是很有價值的。2018年8月,在OTV-5期間,X-37B使用未知的機載推進系統變更了飛行軌道。
測試中的航空噴氣火箭動力公司XR-5A霍爾效應推進器
在持續718天的OTV-4期間,X-37B還攜帶了約100個美國國家航空航天局(NASA)用於建造航天器的材料樣本,以測試它們如何經受住太空中長時間的嚴酷環境考驗。這也包括了NASA先前在國際空間站上試驗過的材料。
“我們正在做實驗。您知道的,這是我們已經公開的。”瓦爾登在前不久美國空軍協會的一次活動中說,“我們主要是在做實驗,旨在降低那些在太空非常昂貴的東西的風險,並使人們在大筆也是高價買入這些東西之前,做一個充分的了解,或者是進一步確認如何在太空中使用它們。”-
OTV-5飛行任務和OTV-1/2/3/4任務的飛行軌道比較
多年來,人們還普遍猜測X-37B還能做些什麼,包括它們是否正在收集情報或執行某種形式的其他軍事行動。2019年7月,當時已經辭去了空軍最高文職官員職務的美國前空軍部長希瑟·威爾遜(Heather Wilson),通過對太空飛機的能力做出了一個引發人們好奇心的闡述,重新激發了這些討論。
她在一年一度的阿斯彭(Aspen)安全論壇上說:“它可以沿著一個看起來像雞蛋一樣的軌道,當它靠近地球時,在離大氣層足夠近的地方進行轉彎。而且這件事可以發生在地球上我們對手位置的另一側,這意味著我們的對手將不知道接下來將要發生什麼。我們知道這會讓他們發瘋。我對此感到非常高興。”
目前尚不清楚她指的是哪種型別的執行包線,但這可能反映出X-37B可以在接近大氣層時,利用機翼產生的氣動效應,讓其快速重定向執行軌道。但是,在OTV-5期間一直積極跟蹤X-37B運動軌跡的專家和業餘觀察員幾乎立即對其是否實際上正在執行這種機動甚至是否真的具有這種能力提出了質疑。如果X-37B的這些軌道特徵真地可以讓美國的潛在對手無法預測它的執行軌道的話,難道不是應該保守這一祕密?她又有什麼理由公開披露該能力呢?
荷蘭衛星追蹤者攝影師拉爾夫·範德伯格在今年7月首次拍攝到了在軌的X-37B太空飛機
顯而易見的是,美國空軍將X-37B,RCO主任瓦爾登將其形容為“幹活的人”,視為未來太空發射以及天基概念應用和能力的重要鋪路石。該無人太空船也清楚地展示了使用無人駕駛平臺的價值——該平臺可以進行超出人類忍受極限的操作,而無需複雜的生命支援系統,從而省下載荷空間和品質給真正的有效載荷。1994年至1995年間,俄羅斯宇航員瓦列裡·波利亞科夫(Valeri Polyakov)在和平號空間站上創下了678.7天的個人在太空停留最長時間記錄。但為了實現這一記錄,與任何載人空間站一樣,需要定期為其補給生活必需品。
俄羅斯宇航員瓦列裡·波利亞科夫從太空成功返回後的照片
根據美國《空軍雜誌》的文章,瓦爾登在美國空軍協會會議上聲稱美國空軍正在使用X-37B來測試可重複使用航天器的各種操作概念。這些概念可能被用於未來的系統。他還說,關於美國空軍“仍然缺乏資料來決定”是否需要進一步改進的X-37,或者購買更多的X-37,還是研發全新的後續太空飛機。
波音為DARPA開發的XS-1兩級入軌太空飛機期望實現十天裡發射十次的可重複使用率
波音公司為美國空軍建造了X-37B,以及為NASA建造了較小的X-37A,目前正在履行為國防高階研究計劃局 (DARPA)設計和製造一種新的可重複使用的XS-1太空飛機的合同。XS-1的工作重點是能夠迅速將有效載荷送入軌道,以替換因任何原因(包括由於敵對行動)而損毀的太空資產。它的目標是能夠讓同一架太空飛機在連續的10天內,起飛降落10次,每次都能夠把高達1360千克(3000磅)的載荷送入地球軌道。
美軍和美國民眾現在越來越擔心其潛在對手在危機期間會利用反衛星能力,使美軍及其依賴的天基預警,情報收集,通訊和資料共享,導航等平臺的訪問能力和可用性大大降低。這一擔憂推動了新型航天系統的發展。俄羅斯等國都在積極開發能夠破壞或摧毀地球軌道目標的陸基和天基方法和系統。
2018年9月俄羅斯米格-31戰鬥機(前)攜帶疑似反衛星導彈進行了飛行測試
也有跡象表明,俄羅斯,印度等國家對可重複使用的太空飛機以及空中兩級入軌太空發射系統越來越感興趣。和X-37B使用傳統的火箭發射方式有所不同,這些概念使用的兩級入軌系統將利用在大氣層中飛行的飛行器作為第一級載機,將有效載荷從空中發射到太空。
美國空軍參謀長大衛·戈德芬(David Goldfein)上將在X-37B的OTV-5任務完成後發表的宣告中說:“ X-37B飛船在打破自己的續航記錄後安全返航。這是政府與工業界創新夥伴關係的結果。天空不再是美國空軍和有待國會批准的太空軍的極限。”
X-37B計劃已經開始準備在2020年進行的下一個飛行任務。在該任務期間,隨著太空領域在總體上對美國軍事行動更加重要,它將繼續幫助美國空軍,也許是未來的太空軍,開發新的和先進的太空相關能力。
X-37B仍然是到現在為止最神祕的太空飛行器之一