據美國《航空學人》網站報道，當地時間2019年10月27日凌晨3點51分，美國空軍X-37B軌道測試空天飛機五號機升空780天后成功返回地球，在美國肯尼迪航天中心的太空梭降落設施中成功降落。

訊息一出，立刻吸引了全世界的目光——這個飛行器既可發動全天候突然襲擊，又可遠遁幾年、讓人發現不了蹤影，一旦試驗成功，是否意味著“星球大戰”將要成為現實？

1保密，保密，還是保密！

肯尼迪航天中心的平地一聲雷，為這個神祕莫測的飛行器賺足了眼球。

美國東部時間2017年9月7日上午10點，太空探索公司（SpaceX）使用獵鷹-9火箭，將此次返回地球的X-37B空天飛機成功送上太空。

這已是X-37B第五次完成太空任務。

（圖為X-37B空天飛機 圖源：中新網）

X-37B從出生起就頗有神祕色彩，該研究工作原本由美國國家航天局主持，2004年後，美國國防部防務高階研究專案局突然接管了其全部研製工作，對此一直三緘其口。

接下來的發射也相當神祕。通常，太空探索公司的火箭發射直播都會出現載荷分離的畫面，而X-37B屬於高度軍事機密，所以只播出了一級分離和回收的畫面。除此之外，飛行器升空後，美國官方如同什麼都沒發生過一樣，新聞釋出中也找不到關於X-37B的任何訊息。

若不是一些天文愛好者想要一探究竟，這架曾被看作“全球首架太空戰機”的神祕飛行器早就被大家遺忘了。

從X-37B在2010年首次發射到現在，美國在宣傳方面一反常態，與以往對其新型科技“大秀肌肉”的習慣大相徑庭，留給全世界一些難以破解的謎團。

主要目的？保密；

攜帶荷載？保密；

驗證了哪些技術？還是保密。

美軍一個字都不多說。

這種“欲擒故縱”的營銷宣傳也大獲成功，美國空軍可能在竊喜——全世界的軍事專家都因X-37B而坐立不安。

有軍事專家表示，就目前可知的測試結果來看，第四次、第五次飛行試驗，與此前具有明顯的不同，最大的變化是試驗目標的變化，即從此前驗證飛行器的方案設計、關鍵技術、效能指標、指揮控制等向驗證飛行器攜帶的有效載荷轉變。此次試驗意味著美軍已經基本完成了對X-37B的核心試驗鑑定工作，轉而向其他功能拓展。

有一點可以肯定，X-37B軍事化意圖明顯，而且針對性很強。

2

多快好省？居心叵測！

美國確實對X-37B傾注了很大心血，多年的研究，前後5次的發射，保密工作都做得很足。

美國為何對X-37如此鍾情呢？

（圖為X-37B空天飛機 圖源：環球網）

一是省錢。

相對於很多人熟悉的太空梭，這個軍事化意圖明顯的空天飛機“隨和”又“節約”。與太空梭必須在發射場發射並全程採用火箭發動機不同，空天飛機在普通機場即可起飛，這無疑大大降低了其發射成本。

也許，在不久的將來，當人們乘坐民航客機時，還能見證空天飛機飛向太空的瞬間。

此外，相較於太空梭只能部分重複使用這件事，空天飛機除消耗推進劑外，可全部重複使用，故而發射費用只有太空梭的1/10，大幅降低了成本。

目前，X-37試驗機共發展出3個規劃型號：X-37A、X-37B和X-37C。

此次環遊宇宙780天的就是X-37B，從公佈的資料及照片來看，它有點像太空梭的縮小版，長8.8米、高2.9米、重5噸，個頭只有太空梭的1/4。

美軍的如意算盤撥得啪啦作響，除節省發射成本外，說不定還能省去偵察局的大筆開支。（注：目前，美軍航天偵察工作主要由國防部下屬的國家偵察局負責。）

X-37B 能搭載多種裝置，將導航、控制以及紅外探測等多功能集於一身，在太空軌道或高空對海陸空目標及太空軌道目標進行偵察，並將所得資訊實時傳遞給作戰部隊，解決了原有偵察中作戰響應速度慢、費用昂貴的問題。

二是超快。

“天下武功唯快不破”，X-37B空天飛機的最高速度超過25馬赫。

25馬赫是什麼概念？

舉個例子，當下世界最快的戰鬥機/截擊機當屬蘇聯的米格-25“狐蝠”，在兩臺R-15-B300渦輪噴氣發動機的幫助下，曾經達到3.2馬赫（3470公里/小時）。

換言之，X-37B的速度大概是世界最快戰鬥機的7.8倍！

由於速度太快，以人類當下的技術水平，幾乎不可能攔截速度超過25馬赫的目標——與它相比，防空導彈飛行得“太慢”了，常規軍用雷達技術根本無法捕捉到它的蹤影。因此，X-37B才能做到來去不留蹤跡。

近期，在阿斯彭高階安全論壇上，美國空軍前部長希瑟·威爾遜談及太空態勢感知和威懾時，首次披露了 X-37B的“特長”——可以在對手看不到的地球另一側進入大氣層，然後藉助空氣動力機動變軌，進而讓對手難以對其 進行持續跟蹤。

她宣稱，這項功能會令對手“發狂”。

“讓對手難以發現”說得有點誇張，但似乎也差不太多，曾有人發現X-37B變軌的蛛絲馬跡，可那也僅是一瞬間。

在2010年的第一次任務中，有天文愛好者拍攝到X-37B執行在距離地面約400公里的軌道上，先後進行了多次大範圍機動變軌；今年6月，一位荷蘭的天文學家，通過望遠鏡確切地觀察到X-37B，而後，它迅速地在預定軌道內消失了。

在大氣層內與亞軌道或近地球軌道空間的無縫切換飛行，升空後可迅速到達全球任何目標的上空，對手難以預測到其飛行軌跡，這著實將給其他國家造成不小的壓力。

更高能的是，X-37B能“動若脫兔”，同樣也能“靜若處子”。

太空梭使用燃料電池，X-37B採用的是太陽能電池，進入太空軌道後，伸展開小型砷化鎵太陽能電池帆板，使用小型太陽能電池和鋰離子蓄電池組織供電方式提供工作能源。

無限的太陽能資源使其續航能力大大延長，這就解釋了為何X-37B能在太空悄無聲息地連續飛行兩年。

三是功能多。

類似於動畫片中哆啦A夢的“萬能口袋”，X-37B能夠攜帶的載荷是多種多樣的——太陽能帆板、機械臂、軍用衛星，也可能是天對地的武器裝備。你永遠不能確切知道它裡面到底還有什麼。

這個“萬能口袋”中的空間武器裝備不容小覷，它是太空作戰的重要物質技術基礎，主要包括空間資訊支援系統（以部署在外層空間軌道上的各類軍事應用衛星為主）、空間作戰裝備和空間作戰保障裝備三個系統。

其中，空間作戰裝備主要包括：

*空間態勢感知裝備；

*反衛星武器系統，如動能反衛武器、定向能反衛星武器以及專門用於干擾衛星及星載裝置和訊號的電子干擾裝備等。

*新型空間攻擊武器系統，如用於攻擊或破壞航天器的空間智慧機器人、空間作戰飛行器等在軌操作的空間武器，以及空間反導系統、空間對地攻擊武器等新型空間武器系統；

*航天系統防護技術和裝備。

可以想象，這個能對其他國家進行全方位軍事偵察的“小傢伙”攜帶著武器，就能對他國衛星和其他航天器進行控制、捕獵和摧毀，甚至通過機械臂將他國衛星“帶走”。

更重要的是，“多快好省”的X-37B還有可能擴大戰爭的“高度”。

目前，就算在太空上的戰鬥，也基本靠人們在地面操作衛星、導彈等，而太空戰機則有可能把人類的戰鬥領域從地面提升到數萬米的高空，進入地球軌道乃至更遙遠的地方。

這樣一來，向敵國地面目標發起攻擊就更簡單了。

X-37B在外層空間軌道上長期飛行待命，一旦接到攻擊命令即可快速變軌並對衛星或陸地、海洋、空中目標發起攻擊，從而實現美國空軍提出來的“一小時打擊全球任何目標”的作戰設想。

執行空間對地攻擊任務的能力比現有的各類航天飛行器或航空飛行器更強。這就如同懸在各國頭上的“達摩克里斯之劍”，一旦“飛機”變成“戰機”，這將是全球國家的噩夢。

不難看出，美國軍方想把太空轉變成真正戰場的昭昭野心。一旦 X-37B 空天飛機真正進入實戰應用，必將進一步拉大美國與世界其他國家航天力量的差距，從而打破此前業已形成的太空戰略平衡。

其他國家可能真的忍不了。

3

誰也不想落後！

鑑於空天飛機在軍、民用方面的潛力，除美國外，中、俄、英、德等世界科技強國也都在研究此項技術，現在，各國空天飛機大多處於研究與驗證階段。

英國的“雲霄塔”（Skylon）空天飛機很值得一提。

1985年，英國宇航公司和羅爾斯·羅伊斯公司共同提出了“霍托爾”方案。爾後，“雲霄塔”專案繼承了這個專案，在技術應用上有諸多創新，於是，“雲霄塔”空天飛機應運而生。

最值得稱道的就是其預冷器技術。

在接近5馬赫的速度下，即便最好的金屬合金也會軟化乃至融化，更不用說在高超音速的飛行中，進入引擎的空氣力量相當於5級颶風的25倍，熱量噴薄而出。

迅速讓金屬構件冷卻，避免其被破壞是首要問題。

“雲霄塔”的預冷器通過一系列超輕型熱交換器，可以使1000℃的高溫氣體在0.01秒內冷卻到-150℃，保護髮動機在接近高超音速時免受熔化。單是攻克這個難關，研究人員就花了20年。

當然，它也面臨著很多亟需攻克的技術難題，如熱交換預冷系統、燃燒室的冷卻、尾噴口受熱脹冷縮的困難，零部件重複使用的可靠性等。

每一個難題都需要投入大量的人力物力。所以，按最樂觀估計，“雲霄塔”空天飛機要到2025年才能實現首飛。

這個專案的成本可不低，前期投入保守估計也要88.66億美元，如果能夠研發成功，單價將高達2.49億美元！

實際上，跟美國的X-37B相比，英國的“雲霄塔”或許才算得上真正意義上的空天飛機。

這並不是因其外觀更像科幻電影裡那樣炫酷，而是其無需助力便可以自己上天——它擁有高超音速混合動力發動機，具有吸氣式發動機和火箭發動機兩種工作模式，當速度低於5馬赫時，它可以像傳統噴氣式飛機一樣工作；當達到高超音速時，它就轉換成燃燒氫氣和液氧的純火箭發動機，可實現高達27.8馬赫的速度！

除了歐美髮達國家，印度也在2001年提出了研製可重複使用的太空梭計劃。不過，當時印度航天志不在此，重點還是普通的運載火箭和應用衛星，對空天飛機只停留在技術研究和驗證階段。

2006年，在進行了一系列風洞試驗和計算模擬後，印度最終選定了一個無論外觀、氣動佈局還是回收方式，都與美國X-37B高度相似的方案。

不過，由於這是個優先順序較低的技術驗證專案，首次飛行試驗從2009年一拖再拖，直到2016年才進行。

在試驗過程中，運載火箭共工作了91秒時間，隨後與RLV-TD（可重複使用運載器技術驗證機）分離，此時高度約為48公里；分離後，依靠慣性繼續上升到65公里的高度，RLV-TD飛行器無動力自由滑翔13秒後然後向下高速滑行，期間RLV-TD的最高速度為5.5馬赫，整個飛行過程持續約770秒。

與美國X-37B的25馬赫780天相比，印度顯然還有很長的路要走。

在空天飛機的研製上，中國當然也不能落後！

中國正在研製的“空天飛機”被稱為“騰雲工程”，是一種可執行航天發射任務並能多次重複使用的新一代天地往返飛行器，能在地面機場水平起飛，理念與“雲霄塔”類似。

風洞作為試驗空天飛機的保障，不可缺少。近期，中國已經有了技術上的突破。中國科學院高溫氣動力國家重點實驗室工作人員向媒體透露，其團隊正研製的新風洞模擬馬赫數可達10—25，試驗流場直徑2.5m，這將是世界最高水平。

與X-37B不同，中國正在研製的空天飛行器可以兩用：載人時，可用於太空旅遊、輸送航天員等；貨運時，可用於發射各類衛星、空間站貨物補給、太空應急救援等。

從外形來看，這種以子母機組合的運輸往返系統設計理念比較新穎，其中被扛著的“小飛機”和美國的X-37B非常相似。

不過軍事專家認為，“小飛機”實際上是軌道飛行器，需要下面的空天飛機將其送入軌道，它依靠自己的火箭動力變軌，重返地球的方式和X-37B類似，而下面的大飛機是該兩級入軌系統的“主角”。

同世界其他國家的空天飛機研製過程相同，中國的空天飛機距離研製成功還有很長一段路可以走。

相關負責人表示，“騰雲工程”技術難度非常大，也是著眼航天新一代和未來發展的專案，現在主要是在前期的技術研發階段。

4

我們離“星球大戰”還有多遠？

看到這裡，可能很多人會很擔心，美國開發這項技術會不會像以往的太空技術研發一樣，很快用於軍事？

如果它真能在1小時內打擊全球任何目標，未來，我們還安全嗎？

迄今為止，空天飛機仍只存在於設想與試驗階段，世界上還沒有一架真正意義上的空天飛機。即使是處於全世界輿論風口的X-37B，因其不能自主升空，嚴格來說也只能算是迷你太空梭。

畢竟，真正的空天飛機面臨的技術瓶頸非常之多。沒有足夠的“黑科技”來點亮這棵繁茂無比的技能樹，“星球大戰”也不是這麼好挑起的。

那麼，空天飛機的研製究竟難在哪裡？

發展空天飛機首先要解決6項主要關鍵技術：

高超聲速技術；

髙機動飛行技術；

長距離空天飛行技術；

髙隱形技術，輕質、高強、耐熱、抗衝擊的空天器材料技術；

高可靠性技術。

上述技術又有待新材料、人工智慧等基礎科學領域的突破。

就拿耐熱這一點來說，由於跨大氣層飛行器與普通航空器不同，飛行高度和速度存在巨大變化，所以，高超聲速飛行過程中氣動加熱十分明顯，會使空天飛機機頭的溫度接近1800℃，機翼前緣溫度達到1400℃，機身下部溫度達到900℃熱量，從而將會對零部件造成一定程度的破壞。

研究者還需要考慮溫度分佈不均衡帶來的結構熱應力問題，對隔熱結構和機身材料要求很高。

此外，空天飛機在動力組成上也頗為講究。空天飛機要實現跨大氣層飛行，速度必須從0加速至25馬赫，眼下，世界上任何一種單一型別的發動機都難以勝任，因為常規的吸氣式發動機只能在馬赫數小於3.5的條件下工作，而衝壓發動機在馬赫數超過6之後效率也會急劇下降，想要實現更大馬赫數的飛行，必須研製新型發動機或者採用組合迴圈動力。

（圖源：央視新聞）

前路雖然光明，但是，這個過程一定無比曲折。

參考資料：

1.爭奪太空優勢——美軍X-37B空天飛機透析丨中國經濟導刊，2015年6月下；

2.“空天戰機”：未來世界安全嗎？丨國防科技，2010年第4期；

3.謀勝高邊疆 —美國軍事航天即將“變臉”丨軍事文摘，2018.09。

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