我国利用长征二号F运载火箭成功发射一型可重复使用的试验航天器

9月4日，中国在酒泉卫星发射中心用长征二号F运载火箭成功发射了一艘可重复使用的试验飞船。经过两天的在轨飞行，飞船于9月6日顺利返回预定着陆场，试验取得圆满成功。很多朋友都猜测这是中国版的x-37B 一时间，这架美国研制的小型航天飞机获得了前所未有的关注。

X-37B和火箭整流罩|图片来源：美国空军有句话叫x-37B 是一架空天飞机。据说x-37B 是高超音速武器，最大速度超过25马赫。也有人说x-37B 是太空战斗机/太空轰炸机，可以自由变轨，快速反应，出其不意地向敌国投掷核弹头。那么，X-37B真的承受得起这些名声吗？

问：X-37B真的是空天飞机吗？要回答这个问题，我们可以看看航天飞机已定义。根据《中国大百科全书（第二版）航空航天卷》，航天飞机的定义如下：在地面和近地轨道之间运送人员和有效载荷的载人、可重复使用的飞机，具有载人飞船和运载器功能的空间系统，像飞机一样着陆。美国太空运输系统的缩写。"注意，美国的太空运输系统(STS)不仅仅是航天飞机在我们一般的认知中，还包括航天飞机的外挂燃料箱和两个固体火箭推进，也就是航天飞机发射时的样子。

航天飞机首次发射任务STS-1 |图片来源：NASA至于空天飞机，因为目前没有投入使用的型号，所以在现有的《中国大百科全书》中没有条目。根据另一本权威词典《大辞海天文学地球科学卷》，空天飞机被定义为也被称为空天飞机。一种完全可重复使用的高超音速载人空天飞行器，具有空天飞行器、空天飞行器和航天器的功能。安装有冲压发动机和运载火箭发动机。它可以像飞机一样在普通机场的跑道上水平起降。在30多公里的高空，可以像飞机一样以5~15倍音速在大气层中飞行；当它到达大气层边缘时，运载火箭发动机点火，就像太空轨道上的航天飞机一样。完成任务后返回地面，维修后重复使用。"虽然学者们对空天飞机的定义可能不同，但有几个关键点是明确的：空天飞机应该水平起飞，具备从大气层飞入太空的能力。因此，从任何角度来看，火箭垂直发射的X-37B都不是空天飞机。更准确的说是无人航天飞机，或者是可重复使用的无人飞船。

x-37B(OTV 6号任务)发射|图片来源：ULA

问：X-37B真的是高超音速武器吗？据作者考证和猜测，这个问题的提出是因为X-37B的一个技术指标的前身——X-37验证机：X-37可以以25倍音速(25马赫)运行，并在太空和重返大气层的恶劣环境中测试这项技术。这是美国宇航局马歇尔中心在2003年发布的一份文件中陈述的。可能2003年以后，人们就已经在猜测X-37系列飞船的真正用途了，相关的描述确实很有想象力。尤其是近几年，中国美国的高超音速武器已经取得了很大的进步，人们可能会结合25马赫，将X-37B与美国DARPA的猎鹰系列高超音速飞行器连接起来。

猎鹰高超音速验证机系列|图片来源：DARPA但不幸的是，这是一个误解。美国宇航局的声明非常明确。X-37验证机要忍受的环境是轨道飞行和再入。轨道飞行是指飞行高度100~120公里的冯卡门线。在冯卡门线以上的高度，空气极其稀薄，所以马赫数的概念当然不适用。对航天器的主要影响是长期的阻力积累。重返大气层很好理解。返回式卫星、载人飞船、航天飞机在返回地面前都要经过这个过程，X-37B也不例外。但是这个过程是一个一次性交易，而不是一个引体向上或者浪费像高超音速武器的过程。

美国HTV-2高超音速飞行器飞行过程|图片来源：DARPA迄今为止，X-37B共执行了6次任务，均为轨道任务，持续时间从半年到两年不等。从昵称轨道试验飞行器，OTV)X-37B的线索——X-37B是为轨道飞行准备的，而不是在临近空间的高超音速飞行。最后，根据波音公司X-37B的总工程师亚瑟格兰茨(Arthur Grantz)在2011年发表的文章，X-37B及其原型机的设计初衷是，航天飞机轨道飞行时间只有10天左右，无法完成很多需要在轨长时间停留并返回地面的实验。随着航天飞机的退役，联盟号飞船在搭载宇航员后的额外运载能力有限，这种能力差距变得尤为明显。在X-37B的设计中，研究人员还将其与航天飞机进行了比较，而不是高超音速飞行器：

X-37B是一个很好的热防护验证平台|图片来源：Arthur Grantz@Boeing因此，可以说X-37B真的不是高超音速武器。

问：X-37B真的是太空战斗机吗？要回答这个问题，首先要看太空战斗机和大气层内战斗机的区别。说起战斗机，我们首先想到的可能是歼20或者F-22这样的飞机。它们拥有出色的气动设计、澎湃的动力、先进的飞行控制和强大的雷达，可以像幽灵一样潜入敌方雷达系统。

F-22战斗机|图片来源：像罗布申克这样的战斗机，可以轻易改变飞行轨迹和姿态，在战斗中占得先机。但是太空战是一个完全不同的领域。在地球上轨道，任何物体的轨道一般都可以看作是两体问题地球的重心。会有各种小扰动，但大的区别还不错。航天器的地球轨道完全可以用六个轨道要素来表征，也叫轨道六要素。

摄影：彭@中国空间技术研究院表情复杂。其实对于太空战斗机来说，核心只有一个：太空作战有自己的轨道，活动范围从几千到几万公里。如果你想改变轨道，你必须付出巨大的代价。与此相比，战斗机的射程在大气层的活动距离只有几十到几百公里，还能充分利用大气层产生升力。大气层内的战斗机是战术武器，而太空战斗机的作用范围是战略。自由是有代价的。物理定律标明了太空战斗机的价格美国的自由机动和改变每个轨道的元素。这个价格就是deltav ——速度增量。每获得一次速度增量，都会根据空天战机的质量换算成推进剂消耗量，最后累计到发射成本。对于改变轨道高度、改变在轨道平面内的位置等常规操作，太空战斗机和普通卫星没有区别。但要改变地球轨道平面与赤道平面之间——的轨道倾角，需要很大的速度增量，而只能在大气层外飞行的普通卫星将消耗巨量的推进剂。也许太空战斗机可以飞入大气层，巧妙地利用大气阻力来完成轨道倾角的改变？我们国家的科学家专门模拟过这个，用的是X-37B的气动模型。

图片来源：左光(等)@北京空间技术研究试验中心结果，大气变轨所需的速度增量比普通卫星多。

图片来源：左光(等)@北京空间技术研究试验中心当然，根据美国的文献，当倾角变化超过10度时，气动变轨可以优于传统卫星的脉冲变轨。

图片：Anil V. Rao(等人)@佛罗里达大学但仔细看，气动变轨所需的速度增量还是在1000m/s以上，这对于X-37B来说真的太难了它的身体很小。

问：X-37B是太空轰炸机，向其他国家投掷核弹头吗？X-37B真的很像航天飞机，它有一个货舱，可以带一些设备，比如太阳能电池板，机械臂之类的。

X-37B的货舱|图片来源：NASA马歇尔中心。甚至X-37B在测试任务中也释放了一些小卫星。但X-37B仍然需要传统的运载火箭，发射准备时间以天为单位，可以不能与潜伏在海洋深处的潜射洲际导弹，或在大山深处难以捉摸的陆基机动洲际导弹相比。3354他们的准备时间是以小时甚至分钟计算的。

DF-41洲际导弹|图片来源：张@新华社退一步说，X-37B的隐蔽性非常差，不管准备、发射入轨、然后飞到敌国上空实施打击需要多长时间。比如美国高度机密的锁眼侦察卫星，就曾经被有心的天文观测者拍到过：

天文望远镜捕捉到的KH-12卫星|图片来源：Ralf Vandebergh普通天文观测者都能做到，何况航天强国。只要X-37B在轨道上，就可以确定它的轨道。它可以随意改变轨道，但重新确定轨道并不难。在现代天文跟踪观测系统下，直径10厘米的空间碎片都能精确跟踪编目，何况X-37B。顺便说一句，发现意味着毁灭。说难听点，就是印度也能达到打到X-37B轨道的目的。

印度 2019年反卫星试验|来源：印度政府再退一步，就算X-37B入轨后可以直接打击其他国家，那为什么不用洲际导弹呢？洲际导弹中段可探测性很低，中段反导目前还是世界性难题。再退一步，如果美国想发展一种轨道轰炸机它可以在轨道上飞行，并在飞越敌国时发射核弹头。那为什么弹道导弹不用大型卫星平台或者多弹头运载平台呢？何必多此一举，让轨道轰炸机可以返回地面，并支付重返大气层所需的额外防热费用。总而言之，无论是一个太空战斗机或者一个太空轰炸机，对于X-37B来说，就是个鸡肋属性。可以，但是没必要。

X-37B对中国的启示航天飞机曾经是美国航天技术的骄傲，也是美国的国家象征。美国开辟了航天飞机并且一年四季一路领先。然而，技术上的巨大成就可以无法掩饰航天飞机没有&# 039；实现不了降低进入太空的成本。14名宇航员的牺牲是全人类的灾难美国航天工业。作为旁观者，我们对航天飞机的优劣有一个科学客观的认识。作为追赶者，我们也对航天飞机及相关技术的先进性有了深刻的认识。在某种程度上，X-37B可以说是航天飞机的精神续作。但是就像航天飞机一样，我们不应该不要对X-37B有超出其自身能力的不切实际的崇拜。即使有，在科学的分析论证下，也会弄巧成拙。在科技水平上，也要充分认识到中国的软肋的基础。底子薄是旧中国遗传下来的，我们可以不要改变历史。但这也意味着我们应该更加努力赶上“世界第一”世界领先水平基础好。别人掌握的，我们也要掌握。如果别人成熟了，我们就要更快地赶上来，缩小差距。没有技术和有技术没有技术不是一回事。此外，我们可以掌握别人不知道的东西通过创新，我们可以拥有别人没有的东西没有。我们也会有。

DF-17导弹|图片来源：中央广播电视总台

参考文献[1]。中国大百科全书总委员会《航空航天卷》委员会。中国大百科全书-第2版[M]。中国大百科全书出版社，2009。[2].夏征农。大慈海：天文学与地球科学卷[M]。上海辞书出版社，2005。[3].在轨道和再入环境中测试未来发射技术的X-37验证机。美国宇航局FS-2003-05-65-MSFC，2003年。[4].X-37B轨道试验飞行器及其衍生物[C]//AIAA航天2011年会议博览会。2011: 7315.[5].彭。航天器总体设计[M]。中国科学技术出版社，2011。[6].左光，何，石勇，等.类X-37B飞行器的气动辅助面外变轨性能[J].北京：航天科技大学，2003 .空间返回与遥感，2017，38(4): 36-46。[7].刘建华，王晓东.气动辅助轨道转移技术综述[J].北京：航天科技大学，2002 .宇宙飞船和火箭杂志，1985，22(1): 3-18。[8].刘建民，等.利用气动辅助轨道转移的快速响应空间任务规划[C]//2008年快速响应空间会议。2008.

原标题：空天飞机，高速武器？别再相信美国的X-37B了.

来源：【微信微信官方账号：科技力量】欢迎关注！请注明文章出处。