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【科普中国军事科技】航天飞机为何退出历史舞台?轨道飞行器将如何发展?

来源:光明网-科普中国2023-04-24 16:39

  航天器有许多类型,国内耳熟能详的航天器包括“天宫”空间站、“北斗”卫星和“嫦娥”系列月球探测器等。今天,我要向大家介绍另外一种航天器,轨道飞行器。

【科普中国军事科技】航天飞机为何退出历史舞台?轨道飞行器将如何发展?

  现有的轨道飞行器依靠运载火箭,垂直发射进入空间轨道,集成卫星和飞机的技术特点,能像卫星那样在太空实现轨道飞行,还可以像飞机那样再入大气层滑翔着陆,且具有重复使用能力,是可以多次往返于地球和太空的航天器。轨道飞行器最经典的应用案例莫过于由美国NASA研制的航天飞机。航天飞机由轨道飞行器、外挂燃料贮箱和固体助推器三大部分组成。轨道飞行器是航天飞机的主体,航天员在轨道飞行器前段内进行工作或休息,有效载荷则存放于轨道飞行器中段,轨道飞行器后段由垂直尾翼、三台主发动机和两台轨道机动发动机组成,负责提供动力。外挂燃料贮箱与轨道飞行器相连,负责为轨道飞行器补充燃料。固体助推器则是为了在航天飞机起飞时,提供相应的推力。

  航天飞机的用途广泛,除了可以运送航天员和有效载荷,还支持在太空中进行大量的科学实验和空间研究工作,也可以把人造卫星从地面带到太空中释放,或维修太空中失效的无人航天器。尽管航天飞机的功能如此强大,但其轨道飞行器的维修难度太大,导致复用的价格过高,平均每次发射成本为15亿美元,且航天飞机维修后的发射风险仍然居高不下,迄今为止,已经有两架航天飞机在任务中爆炸,导致14名宇航员丧生,航天飞机最终于2011年退出历史舞台。

  虽然,航天飞机已经退役,但其相应技术得以保留,并为后续轨道飞行器的研发打下基础。

【科普中国军事科技】航天飞机为何退出历史舞台?轨道飞行器将如何发展?【科普中国军事科技】航天飞机为何退出历史舞台?轨道飞行器将如何发展?

  目前,美国最新一代轨道飞行器,代号X-37B,由波音公司生产,其外型与航天飞机有异曲同工之妙,但整体尺寸只有航天飞机的四分之一,曾搭载宇宙神5和猎鹰9火箭进行发射,飞行器入轨后利用自身配备的轨道机动系统实现机动变轨。X-37B共执行过6次在轨飞行任务,其中最后1次任务于2020年5月17日开始,至2022年11月12日结束,在轨时长多达908天,但美国并未对外公布此次X-37B在轨飞行的任务清单。这不禁引发了专家们对X-37B的联想,X-37B在过去两年多的时间里执行了哪些任务?X-37B究竟具有哪些功能?

  根据现有信息,为NASA执行最后一次发射任务的“亚特兰蒂斯”号航天飞机长约37米、翼展约24米,运载能力为69吨。与“亚特兰蒂斯号”相比,X-37B的尺寸较小,长约8.8米、翼展约4.6米,运载能力在2吨左右。因此,X-37B在运输方面并没有多少潜力可以挖掘,人们更多关注其在军事方面的应用。由于X-37B是美国的绝密装备,目前也只能根据现有信息对其军事用途进行推测。首先,X-37B具有极长时间的在轨飞行能力,既可以充当通讯的中继,也可以作为对地面监视的高空平台,而且X-37B的变轨能力,将使得反卫星导弹无法命中。相反,X-37B在装备激光武器或者其它武器后,可以利用自身的变轨能力攻击其它卫星;其次,X-37B的最高飞行速度能达到音速的25倍以上,难以被侦测和拦截,环绕地球1圈仅需1个小时,若研发与之匹配的天基武器,美军可在短时间内完成对目标的打击,从下达命令到发射和摧毁目标,只需要不到半个小时,而且打击范围是全球;最后,X-37B有能力携带核弹并对目标进行打击,但其实际意义还有待商榷。总而言之,我们对X-37B的功能只停留在猜测阶段,但其相关性能确实引发了业界专家对其军事用途猜想的共鸣。同时,X-37B的出现将有可能掀起一场更高层级的军备竞赛,太空武器时代也将在届时拉开序幕。

  科普主讲人:戴佳桥(北京航天长征科技信息研究所)

  科学审核:东海(航天科技工作者)

  监制:战钊

  导演:金赫

  荣誉出品:北京宇航学会 北京航天长征科技信息研究所

  出品:中国科协科普部 光明网传媒有限公司

[ 责编:肖春芳 ]
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