空天飞机、高音速武器?别再迷信美国X-37B了

文/观察者网专栏作者 石豪科研工作者、航空航天观察者9月4日，我国在酒泉卫星发射中心成功，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。在经历了两天的在轨飞行后，该航天器于9月6日成功返回预定着陆场，试验取得圆满成功。许多朋友纷纷猜测这是中国版的“X-37B”，一时间这种美国发展的小型航天飞机获得了空前的关注度。X-37B与火箭整流罩 | 图片来源:美国空军有说法称，“X-37B”是一种空天飞机。有说法称，“X-37B”是一种高超音速武器，最大速度超过25马赫。还有说法称，“X-37B”是一种太空战斗机/太空轰炸机，可以自由变轨，可以快速响应，将核弹头出其不意扔到敌国。那么，X-37B真能担得起这些美誉吗?问:X-37B真是空天飞机吗?要回答这个问题，我们可以看一看“航天飞机(Space Shuttle)”是如何定义的。根据《中国大百科全书(第二版)·航空航天卷》，航天飞机是这么定义的:“有人驾驶，可以重复使用、往返于地面和近地轨道之间运送人和有效载荷的飞行器，兼具载人航天器和运载器功能，并按飞机方式着陆的航天系统。美国空间运输系统的简称。”注意，美国空间运输系统Space Transportation System (简称STS)，不止我们一般认知中的“航天飞机”，还包含航天飞机的外挂燃料贮箱和两个固体火箭推进器，也就是航天飞机发射升空时的样子。航天飞机首次发射任务STS-1 | 图片来源:NASA至于空天飞机，由于目前尚未出现投入使用的型号，所以现有的《中国大百科全书》并未收录词条。根据另外一部权威辞书《大辞海·天文学地球科学卷》，空天飞机是这样定义的:“亦称‘航空航天飞机’。兼具航空飞行器、宇航运载器和宇航器功能的可完全重复使用的高超声速载人航空航天飞行器。安装有冲压空气喷气发动机和运载火箭发动机。能像飞机一样在普通机场跑道水平起降。在30千米以上高空，能以5~15倍声速像飞机一样在大气层中飞行;待到达大气层边缘时，运载火箭发动机点火，像宇航器在空间轨道上运行。完成任务后返回地面，经维护后重新使用。”尽管学者对空天飞机的定义可能不同，但有几个关键点是明确的:空天飞机应该是水平起飞，并且有从大气层内飞入太空的能力。因此，从任何一个角度来看，由火箭垂直发射的X-37B也不是“空天飞机”，说是“无人航天飞机”或者“可重复使用的无人航天器”更为准确。X-37B(OTV-6任务)发射 | 图片来源:ULA问:X-37B真是高超音速武器吗?根据笔者的考证与猜测，这个问题的提出是源于X-37B的前身--X-37验证机的一个技术指标:“X-37能够在25倍音速(25马赫)的环境下运行，并在太空和再入大气层的恶劣环境中测试技术”。这是NASA马歇尔中心在2003年发布的一份资料中表述的。也许在2003年以后，人们就已经对X-37系列航天器的真实用途展开了猜测，相关的描述也确实令人浮想联翩。尤其是在最近几年我国高超音速武器获得重大进展后，人们可能会结合25马赫这个指标，把X-37B和美国DARPA的Falcon系列高超音速飞行器联系起来。Falcon高超音速验证机系列 | 图片来源:DARPA但很遗憾的是，这是一种误读。NASA的说法很明白，X-37验证机要经受的环境是轨道飞行和再入大气层。轨道飞行是指飞行高度高于100~120千米的冯卡门线，在冯卡门线以上的高度，空气极为稀薄，马赫数这个概念当然不适用，对航天器的影响主要是长时间的阻力累积。再入大气层很好理解，返回式卫星、载人飞船、航天飞机在回到地面前都要经历这个过程，X-37B也不例外。但是这个过程是“一锤子买卖”，并不是像高超音速武器那样有一个“拉起”，或者“打水漂”的过程。美国HTV-2高超音速飞行器飞行流程 | 图片来源:DARPA迄今为止，X-37B总共执行了6次任务，全部是轨道飞行任务，时长从半年到两年不等。从X-37B的别称“轨道测试飞行器”(Orbital Test Vehicle, OTV)也能看出端倪--X-37B是为轨道飞行准备的，而非临近空间高超音速飞行。最后，从波音X-37B的总工程师Arthur Grantz于2011年发表的文章来看，X-37B及其原型机的设计初衷，是由于航天飞机的轨道飞行时间只有10天左右，无法完成许多需要长时间留轨并返回地面的试验。随着航天飞机退役，联盟号飞船在搭载宇航员后的额外运载能力有限，这种能力缺口变得尤为明显。在X-37B的设计中，研究人员也将其与航天飞机，而不是高超音速飞行器对比:

文章来源：《航空兵器试验靶场》 网址: http://www.hkbqzz.cn/zonghexinwen/2020/1107/720.html