科技版~SGM之19~美國太空態勢發展
NASA成功發射FASTSAT衛星~
美國2010年11月19日,在美國空軍未能將“德爾它”-4火箭發射升空的當天,“米諾陶”-4火箭卻成功執行了一次發射任務,將6顆衛星而不是1顆送入距地面644千米的高空軌道上。有效載荷來自NASA、軍方,以及高校。所有6個有效載荷都在發射後30分鐘一同釋放。“快速、經濟可承受科技衛星”(FASTSAT)自動開啟。該專案目的是廉價、有效地部署試驗和其他有效載荷進入軌道。“太空試驗計畫”-S26(STP-S26)任務上的4顆衛星包括:“太空試驗衛星”-2(STPSat-2),美國空軍學院的“獵鷹衛星”-5(FalconSat-5)航天器,FASTSAT-HSV01,以及“推力、相對導航、姿態與交叉鏈路自主編隊飛行器”(FASTRAC)衛星。
科技版~SGM之19~美國太空態勢發展
十年前,美國空軍太空司令部(AFSPC)的軍事思想認為,太空態勢感知(SSA)僅僅是從地面監視太空的網路。他們跟蹤太空中的物體,對定期更新的資料進行編目。如今,這種情況有了極大的變化。太空現在變得擁擠,並且充滿了競爭。
在應對太空事件時,AFSPC不應該採取被動反應的姿態,而是必須在戰略和行動上具有前瞻性,以瞭解新物體什麼時候出現在太空,歸哪個國家所有,其目的意圖是什麼。回答這些問題可能會直接有助於美國總統和未來軍事活動。
領導SSA的美國太空司令部需求理事會斯蒂芬?巴特勒上校說:“所有在戰區執行任務所要依靠的天基能力都必須得到保護和瞭解。一旦威脅轉變,可能會危及我們擁有天基能力。這是太空態勢感知的意義,原因是我們需要保留這些能力。如果喪失,我們將會耳目具殘,直接影響通信供應,導彈預警,已經定位、導航、授時資訊等領域。
AFSPC已經明確了太空態勢感知的四大支柱:資訊描述、資料綜合與利用、威脅預警和攻擊報告。為實現這四個支柱,AFSPC為太空態勢感知設立了三個主要的實體專案:天基太空監視系統(SBSS)、太空籬笆(Space Fence)和太空監視望遠鏡(SST)。
投入運行之後,SBSS衛星將探測深空物體,尤其是那些位於靜地軌道衛星,例如通信衛星和導彈預警系統。SBSS衛星已由波音公司和鮑爾宇航公司建造完畢,正等待軌道科學公司解決“金牛座”火箭存在的問題,因為“金牛座”火箭的部件與發射SBSS衛星的“米諾陶”-5火箭相同。新的SBSS衛星發射日期已經被推遲到了2010年夏天。
第二個專案是太空籬笆。旨在探測低地球軌道的小衛星和碎片。太空籬笆由三個S波段的陸基雷達系統組成。2009年中期,洛?馬、諾?格和雷神三家公司分別與漢斯科姆空軍基地的電子系統中心簽署價值0.3億美元合同,進行方案研發。
第三個專案是SST,由AFSPC和國防預先研究計畫局(DARPA)合作實施。SST是一個陸基3.5米的光學系統,設計用於搜尋並識別靜地軌道內的小物體。目前,兩家機構正在美國新墨西哥州建造SST,有望在2011年1月啟用這個望遠鏡系統。
天基和陸基的太空態勢感知系統各有利弊。例如,SBSS能提供不受天氣影響的、適應性強的能力;沒有國外站點;能對靜地軌道上被高度關注的物體進行更及時的重訪。其缺點則是造價高昂。
太空籬笆將掃描低地球軌道,相對而言,SST則是搜尋靜地軌道區域,識別新物體。
AFSPC最具挑戰性的太空態勢感知工作是搜尋較高軌道內的較小物體。“較小的航天器不需要大推力就可以進入軌道,實施起來很容易,這就增加了需要跟蹤、識別和瞭解的物體數量。對於太空態勢感知而言,必須瞭解每個物體的能力、執行的任務和目的。”( 2010年05月03日)
美國太空戰高能鐳射武器示意圖。在未來的50年內,美國應在開發和利用太空方面保持一貫的領先優勢。
美國X-37B空天飛機~~美國空軍在2011年4月19日測試無人軍事空天飛機X-37B。
X-37B項目沿革~1999年,NASA選擇波音公司開發X-37,作為可重複使用運載器技術的試驗台。隨後被描述為NASA航太發射活動與軌道空間飛機專案的驗證器,目的是以較少的花費,更可靠地進入低地球軌道。選擇X-37的最主要原因是需要一個驗證器,驗證熱防護系統和再入系統。
2004年,NASA取消軌道空間飛機計畫,開始“星座計畫”,X-37轉交DARPA。這次轉移使該專案處於介於黑白太空計畫之間的模糊地位。與完全秘密計畫不同,政府標示這是X-37計畫,並且公開討論運載器的設計,不過官員對於專案目標回答很模糊。
在轉交X-37的時候,NASA還沒有開始製造具有太空飛行能力的X-37。工程師們一致關注於建造空投試驗的全尺寸飛行器。DARPA在2006年監管了第二輪滑翔與著陸測試,使用的是Scaled Composites公司建造的白騎士載機。
2006年底,空軍宣佈介入X-37B的研發與建造。並選擇“宇宙神”-5來發射。目前,空軍快速能力辦公室管理OTV項目,這個高層團隊向高級小組委員會報告,小組委員會包括空軍部長、空軍參謀長、負責採辦/技術和後勤的副部長。
儘管NASA不再承擔任何正式的管理職責,不過NASA表示即將進行的試飛為研究小型空天飛機再入過程中的性能提供了史無前例的機會。NASA馬歇爾航太飛行中心前任X-37B專案經理說:“我們仍然與空軍在熱防護系統,制導、導航及自動再入與著陸方面開展合作。”
美國關注可重複使用航天器~1950年代末和1960年代初的Dyna-Soar(也稱X-20)是軍方首次想要打造可重複使用航太飛船的嘗試。1963年,X-20計畫取消,空軍轉而關注莫爾(載人軌道試驗室),後者於1969年取消。
軍方對太空梭的早期方案設計作出貢獻始於1971年。空軍選擇範登堡進行太空梭發射,執行極軌任務,攜帶秘密的國家安全有效載荷。
“挑戰者”事故發生後,五角大樓取消從範登堡發射太空梭的計畫。1992年,軍方最後決定從佛羅里達發射太空梭。
不禁美國關注可重複使用航天器。1988年,前蘇聯“暴風雪”號太空梭已經實現了一次自動飛行試驗。
X-37B與太空梭~從外形看,X-37B很像太空梭。但是內部看,X-37B卻是不同的種類。X-37B尺寸是太空梭的1/4,在軌時間可達9個月,不過它必須裝入“宇宙神”火箭的有效載荷整流罩內發射。“宇宙神”-5火箭將使用較大型號,讓其鼻錐能裝入翼展4.6米的X-37B。
OTV沒有像太空梭一樣使用的燃料電池,而是使用小型太陽能電池帆板,可以提供在軌電力。而且OTV使用機電作動器移動飛行控制介面。太陽能電池帆板能讓X-37B在軌停留時間大大長於太空梭,後者只能停留數周。
和太空梭相似,X-37B再入大氣層時也將使用熱防護。再入速度約達到483千米/小時,比太空梭更快。飛行的最後幾秒鐘,X-37B將張開鼻錐,伸出三點式起落架,以322千米/小時的速度降落跑道。其速度高於太空梭。
X-37與ORS~OTV最終可以和作戰及時回應型太空(ORS)辦公室合作。美國空軍副部長佩頓表示,如果首次發射成功,X-37方案將與ORS相結合。“我們可以在範登堡空軍基地配備一架X-37,可以遵照相對較短的通知(按照作戰士兵的需求),將專用有效載荷送入X-37B有效載荷艙,使用“宇宙神”或“德爾它”火箭發射,使其在軌停留,為作戰指揮官提供服務,之後返回。下次飛行可能裝入不同的有效載荷,甚至可能是來自不同的作戰指揮官的需求。”
沒有起飛的X-20空天飛機
美國是從1957年10月10日即蘇聯第一顆人造衛星發射一周後開始研製第一架空天飛機。這架空天飛機代號為Dyna-Soar(Dynamic Soaring)或X-20。該空天飛機由波音公司與沃特公司合作研製。Х-20空天飛機最後方案的尺寸為:長10.77米,機體直徑1.6米,翼展6.22米,無載荷時最大重量5165公斤。
X-20空天飛機應搭載2名太空人和454公斤有效載荷。顯然,X-20的重量和尺寸指標接近X-37B。應使用“泰坦-ⅢC”火箭將X-20送入軌道。X-20的主要任務是偵察。
1963年11月,提出了截擊衛星的方案,它既能在低軌道上行動,也能在高軌道上行動,乘員為2人,能連續飛行14晝夜,攔截高度在1850公里以下的衛星。攔截衛星計畫於1967年9月首飛。
但是1963年中期,美國國防部內占上風的觀點是,用“雙子座”改進型宇航飛船服務的長效軍用太空站要比X-20有效地多。1963 年12月10日,國防部長麥克納馬拉取消了對X-20計畫的撥款,轉而支持MOL軌道站研製計畫。X-20項目一共耗資4.1億美元。
美軍研製的第二架迷你X-37B空天飛機2011年3月5日從位於佛羅里達卡納維拉爾角的甘迺迪航太中心發射升空。這是該機型第二次執行空間測試任務。X-37B是一種無人駕駛的太空飛行器,由美國波音公司負責研製。首架X-37B曾在軌道運行了7個多月(225天)。