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石豪:空天飛機、高音速武器或太空戰斗機?別再迷信美國X-37B了
【文/觀察者網專欄作者 石豪】
9月4日,我國在酒泉衛星發射中心成功,利用長征二號F運載火箭,成功發射一型可重復使用的試驗航天器。在經歷了兩天的在軌飛行后,該航天器于9月6日成功返回預定著陸場,試驗取得圓滿成功。
許多朋友紛紛猜測這是中國版的“X-37B”,一時間這種美國發展的小型航天飛機獲得了空前的關注度。
X-37B與火箭整流罩 | 圖片來源:美國空軍
有說法稱,“X-37B”是一種空天飛機。
有說法稱,“X-37B”是一種高超音速武器,最大速度超過25馬赫。
還有說法稱,“X-37B”是一種太空戰斗機/太空轟炸機,可以自由變軌,可以快速響應,將核彈頭出其不意扔到敵國。
那么,X-37B真能擔得起這些美譽嗎?
問:X-37B真是空天飛機嗎?
要回答這個問題,我們可以看一看“航天飛機(Space Shuttle)”是如何定義的。
根據《中國大百科全書(第二版)·航空航天卷》,航天飛機是這么定義的:
“有人駕駛,可以重復使用、往返于地面和近地軌道之間運送人和有效載荷的飛行器,兼具載人航天器和運載器功能,并按飛機方式著陸的航天系統。美國空間運輸系統的簡稱。”
注意,美國空間運輸系統Space Transportation System (簡稱STS),不止我們一般認知中的“航天飛機”,還包含航天飛機的外掛燃料貯箱和兩個固體火箭推進器,也就是航天飛機發射升空時的樣子。
航天飛機首次發射任務STS-1 | 圖片來源:NASA
至于空天飛機,由于目前尚未出現投入使用的型號,所以現有的《中國大百科全書》并未收錄詞條。根據另外一部權威辭書《大辭?!ぬ煳膶W地球科學卷》,空天飛機是這樣定義的:
“亦稱‘航空航天飛機’。兼具航空飛行器、宇航運載器和宇航器功能的可完全重復使用的高超聲速載人航空航天飛行器。安裝有沖壓空氣噴氣發動機和運載火箭發動機。能像飛機一樣在普通機場跑道水平起降。在30千米以上高空,能以5~15倍聲速像飛機一樣在大氣層中飛行;待到達大氣層邊緣時,運載火箭發動機點火,像宇航器在空間軌道上運行。完成任務后返回地面,經維護后重新使用?!?
盡管學者對空天飛機的定義可能不同,但有幾個關鍵點是明確的:空天飛機應該是水平起飛,并且有從大氣層內飛入太空的能力。
因此,從任何一個角度來看,由火箭垂直發射的X-37B也不是“空天飛機”,說是“無人航天飛機”或者“可重復使用的無人航天器”更為準確。
X-37B(OTV-6任務)發射 | 圖片來源:ULA
問:X-37B真是高超音速武器嗎?
根據筆者的考證與猜測,這個問題的提出是源于X-37B的前身——X-37驗證機的一個技術指標:“X-37能夠在25倍音速(25馬赫)的環境下運行,并在太空和再入大氣層的惡劣環境中測試技術”。
這是NASA馬歇爾中心在2003年發布的一份資料中表述的。
也許在2003年以后,人們就已經對X-37系列航天器的真實用途展開了猜測,相關的描述也確實令人浮想聯翩。尤其是在最近幾年我國高超音速武器獲得重大進展后,人們可能會結合25馬赫這個指標,把X-37B和美國DARPA的Falcon系列高超音速飛行器聯系起來。
Falcon高超音速驗證機系列 | 圖片來源:DARPA
但很遺憾的是,這是一種誤讀。NASA的說法很明白,X-37驗證機要經受的環境是軌道飛行和再入大氣層。
軌道飛行是指飛行高度高于100~120千米的馮卡門線,在馮卡門線以上的高度,空氣極為稀薄,馬赫數這個概念當然不適用,對航天器的影響主要是長時間的阻力累積。
再入大氣層很好理解,返回式衛星、載人飛船、航天飛機在回到地面前都要經歷這個過程,X-37B也不例外。但是這個過程是“一錘子買賣”,并不是像高超音速武器那樣有一個“拉起”,或者“打水漂”的過程。
美國HTV-2高超音速飛行器飛行流程 | 圖片來源:DARPA
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本文僅代表作者個人觀點。
- 責任編輯: 朱敏潔 
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