X-37驗證機

X-37驗證機 ,無人可重複使用航天飛行器由波音公司的“鬼怪工程隊”研製完成，它不僅可以進行軌道飛行也可做再入地球軌道飛行。X-37機長8.38米，機高2.74米，翼展4.57米，可由載人太空梭帶入軌道，作為第二載荷運載體以節省飛行費用。

X-37驗證機最初是NASA（美國國家航空航天局）與波音公司簽訂的契約，目標是驗證軌道飛行試驗和先進再入技術，通過新技術的運用降低航天成本，即使現在的X-37B也僅僅是軌道試驗飛行器(OTV)，距離實戰還有很長的距離。

基本介紹

• 中文名稱：X-37驗證機
• 前型/級：X-40A
• 次型/級：X-37B
• 研製時間：1999年7月7日
• 國家：美國
• 研製單位：波音公司
• 首次升空時間：2005年6月21日
• 特點：無人可重複使用
• 類屬：航天飛行器

簡介

X-37機身為全複合材料，採用一台AR2-3火箭發動機作為動力。設計中的X-37能在軌道連續運行21天，返回地球後能在常規飛機跑道上著陸。X-37是X-40A航天飛行器的尺寸放大型。

對於進行技術驗證的X-37B，它並不是一款太空戰機，它只是美國空軍真正太空戰鬥機SMV的技術驗證機而已。對於它來說，更需要關注的是它各項新技術的進展，等到這些新技術逐步成熟之日，SMV才會登上歷史舞台。

發展沿革

設計背景

X-37樣機由“白騎士”運載到美國新墨西哥州的莫哈韋太空港準備試飛。

巨大的戰略利益使世界越來越多的國家把眼光投向了太空，在研製空天飛機方面也是如此。繼美國實施空天飛機計畫後，俄羅斯、印度、、德國、日本等國也在積極地研製空間作戰飛行器。當然，這些國家在投資規模和研製進展上都與美國相差很遠。

軍事研究者預計空天飛機有兩種類型，一種是在2025年或其後部署的空天轟炸機，它能在2小時以內飛行1.6萬公里、攜帶約5.4噸炸彈或巡航飛彈，從美國本土出發轟炸全球任何一個地方的敵對目標。另一種是空天偵察—反偵察機，它能夠在太空攻擊敵方衛星及其他航天飛行器、維修本國衛星，或者把無人駕駛偵察機投放到敵方領空。空天飛機能否實現快速轟炸打擊能力仍有待觀察，宇航專家認為空天飛飛機達到太空作戰的能力至少還需要10到20年。

研製起源

美國空軍的X-37B飛行器，外形變化不大，但結構相對X-37已經有了不小的變動(上圖)。使用太陽能電池陣的X-37，這可增加在軌時間，這也是美國空軍試圖驗證的項目之一。

1998年NASA的馬歇爾研究中心提出了Future-X計畫，發展為後來的X-37。1999年7月7日NASA正式和波音公司簽署了一項為期4年的協定開發X-37驗證機，NASA發展X-37目的是驗證下一代太空梭的技術，為擬議中的軌道太空梭(OSP)提供技術與驗證。1.73億美元的項目經費NASA和波音平攤，其中波音公司出現金6700萬美元，另有1600萬美元實物投資。1999年8月1日美國空軍後來參與進來並投資1800萬美元，希望進行在軌飛行270天的試驗，驗證太空飛機長時間軌道駐留的可能性。

根據美國Spaceflightnow網站的訊息，美國空軍將於2010年4月20日進行X-37B飛行器的首次發射，使用Atlas V 501。X系列驗證機向來吸引人們的眼球，X-37B被很多媒體稱為太空戰機，甚至有人稱之為人類首架太空戰機云云，更是成了眾人矚目的焦點。不過說起X-37驗證機最初是NASA（美國國家航空航天局）與波音公司簽訂的契約，目標是驗證軌道飛行試驗和先進再入技術，通過新技術的運用降低航天成本，即使現在的X-37B也僅僅是軌道試驗飛行器(OTV)，距離實戰還有很長的距離。

2000年5月19日，波音將X-37的85%縮比例測試機X-40A交付給NASA，X-40A將用於地面和空中測試，其中包括驗證導航系統的空投測試，X-40A縮比例測試機的引進將降低X-37的測試風險。2001年3月14日，X-40A進行了首次無動力投放試驗，CH-47支奴乾直升機將其吊升至15000英尺隨後進行了自由飛行，這是X-37發展過程中的一個里程碑。

隨後2001年4月12日到5月19日間，X-40A進行了6次投放試驗，總計7次投放試驗為X-37的試飛進行了電子系統，自動駕駛系統和先進機體等很多技術的驗證，蒐集了大量信息。2002年，美國空軍停止追加經費，但NASA和波音簽訂3.01億美元契約繼續進行X-37試驗機的研製工作，包括預計2004年進行的一系列著陸試驗和更晚進行了的在軌試驗。2003年，美國空軍要求下NASA恢復了270天在軌試驗的項目。

2004年，由於美國總統小布希提出重返月球計畫，NASA退出一系列近地軌道項目轉向登月計畫， X-37也轉交給美國國防先進技術局(DARPA)進行開發，X-37從此成為機密項目。2004年X-37轉交給DARPA 後，2006年11月17日，美國空軍宣布將以原有的X-37A為基礎發展出X-37B驗證機，稱之為軌道試驗飛行器(OTV)，X-37B由美國空軍的快速反應能力辦公室主導，NASA和AFRL也參與了相關工作，波音公司仍然作為主承包商。

首次升空

攜帶X-37的白騎士飛機，白騎士因獲得X-Prize而聲名鵲起

2005年6月21日，X-37首次由白騎士飛機攜帶升空，首次投放試驗預計在2006年2月中旬進行，但是暴風雪影響下未能實現，3月份又出現了高空風繼續推遲，隨後雖然升空但是數據鏈出現故障白騎士飛機只好攜帶X-37返回。

到了2006年4月7日，X-37進行了首次無動力投放自由滑翔飛行，不過很糟糕的是著陸時出現異常導致X-37衝出跑道導致機頭受損，實驗只能說部分成功，8月18日進行了第二次試驗，當年9月26日進行了最後一次試驗，後兩次試驗中據信至少有一次實現了成功著陸。

軌道試驗

軌道試驗也不順利，原計畫中X-37將被太空梭攜帶進入太空釋放進行軌道測試，不過研究指出使用太空梭攜帶X-37費效比太差，外加哥倫比亞號太空梭事故的影響，決定改用Delta II 7920火箭發射，隨後由於整流罩問題改用Atlas V或是DeltaIV火箭發射，預定2006年試飛。雖然最後決定用Atlas V火箭2008年發射，不過又幾經推遲到2010年才發射，這也就是今年4月要進行的首次X-37軌道試驗。

技術參數

作為一種無人驗證機，其工作重點是推動技術進步，這將是第一種進行軌道飛行試驗的試驗機。儘管太空梭投入飛行已經有了將近30年的歷史，但是作為載人飛行器，從安全性考慮無法進行一些特定試驗，這恰恰是X-37的領域。NASA和波音公司則希望通過X-37項目驗證能大幅度降低成本的新技術，如再入和著陸過程中的自動機動與操作技術，參與X-37項目的美國空軍希望以此為平台開發太陽能電池陣，精確指向等技術，這些技術是美國空軍開發空間機動飛行器(SMV)所需的。

結構尺寸

Atlas V5米直徑的整流罩可將X-37B完整裝入無需摺疊機翼。X-37驗證機長度27.5英尺/8.38米，發射時重量5.45噸，翼展15英尺/4.57米，試驗貨倉長度7英尺/2.13米，直徑4英尺/1.22米，可容納227千克的實驗設備。所謂好事多磨，軌道飛行前的無動力投放試驗原計畫採用B-52飛機攜帶，不過魯坦設計的白騎士飛機在X-Prize競賽（一項登月競賽活動）中大出風頭，最後X-37決定採用白騎士攜帶投放。

燃料供給

X-37原計畫具備在軌飛行21天的能力，動力裝置配備了AR2-3發動機，使用無毒可存儲的高純度過氧化氫和JP-8煤油作為推進劑，推力約31千牛，可滿足軌道機動和軌道返回所需。不過隨著NASA轉交X-37項目，X-37B的推進劑從無毒可存儲的過氧化氫和JP-8燃料換成了技術成熟的MMH和N2O4燃料，這個可存儲燃料組合技術成熟目前得到廣泛使用，儘管MMH有劇毒，不過X-37B的驗證重點不是新型燃料，這樣減少新技術使用從而降低開發風險的行為實屬正常。

材料

X-37B除了自動返回著陸系統外，使用的新技術還包括高動壓高溫環境下在機體迎風面上使用的共形可復用絕熱氈，耐高溫的新型陶瓷前緣防熱瓦，新的碳-碳化矽防熱材料，適於長期在軌運行的輕型起落架，適於快速更換設備的模組化機體，用於全程確定狀態速度的GPS/INS系統，高性能共形有源X波段通信天線，自主在軌非合作交會技術等，應美國空軍要求在軌時間也要達到270天之多。X-37B即將驗證的新技術對於美國空軍繼續推進SMV的試驗具有很深遠的影響，有翼的X-37B的繼續發展對於世界範圍內有翼可復用飛行器也是個不小的鼓舞。

總體評價

作用

2003年7月，波音給X-37做結構測試

空軍需求助其起死回生

X-37是美國正在積極研製的空天飛機計畫之一，參與到該計畫中的主要有NASA，美國波音公司以及美國空軍。X-37空天飛機計畫一度暫停，不過美國空軍難以抵擋其未來軍事潛力的誘惑，大力推動有關研究起死回生。

X-37計畫與X-33有一定關聯。X-33雖然失敗了，但它的重複發射設計在太空運輸方面具有極大的商業價值，NASA於1996年提出了Future-X計畫。這個計畫被拆成兩個子計畫，其中規模較小的“探險者”，就是X-37計畫。這是因為X-33計畫在1994年一度被凍結，影響到好幾個關鍵技術的研究進度。為了讓幾個致力於太空運輸方面的研究機構可以繼續把他們的實驗結果送上太空做高超音速的飛行驗證，從1998年底直到1999年7月，波音與NASA簽署了4年合作協定，建造一系列驗證機中的第一架。

依照計畫，X-37將成為第一架同時具備在地球軌道上飛行和具備再入大氣層能力的飛行器，而機上的自動作業系統將在NASA所致力的“降低進入太空的負載成本”上扮演關鍵性的角色。在原計畫中，X-37可以由太空梭攜帶進入太空，但是在有報告指出使用太空梭攜帶X-37進入太空不合乎經濟效益後，就改由“三角洲4”或是相似的火箭負責這個任務了。在太空中，X-37可以經由本身配備的火箭引擎推動，得到25倍音速的飛行速度，直到重入大氣層前，X-37有21天的時間在太空中進行相關的實驗，然後重返地球，降落在傳統的跑道上。

意義

SMV：真正的太空戰機計畫

SOV+SMV+MIS+CAV構成了完整的MSP項目（美軍軍用太空梭計畫）。

從血緣上說，X-37的縮比例X-40A來自美國空軍早期的SMV計畫，發展到X-37B又成為SMV的技術驗證機，可謂重歸家門。國內不時看到X-37B是FALCON（Force Application and Launch from the Continental，兵力運用與本土發射）計畫一部分的說法，也有X-37用於2小時全球快速打擊的新聞，這些誤傳流毒甚廣。事實上SMV是軍用太空梭(MSP)的一部分，而MSP和FALCON是不同的兩個計畫。FALCON的目的是開發和驗證能夠執行快速到達全球任務的高超音速技術，演示可負擔得起的空間飛行器，SMV自然也就和FALCON無關。

SMV自身不能獨立作戰

MSP包括用於快速發射的可重用空間作戰飛行器SOV，可重用的軌道機動飛行器SMV，還有SOV的上面級：通用航空飛行器CAV和將載荷送入高軌道的模組化入軌級MIS。SMV是一種可重複使用，可長期在軌並進行軌道機動的飛行器，並具備返回地面後72小時內重新升空的能力，它本身不能獨立對陸打擊，實際作戰需要攜帶CAV來實現。

影響

軍用太空梭的再次嘗試

SMV路線圖，X-37的進度已推遲，SMV的實用還有待時日

按照美國空軍官方說法，X-37B的目標是“對可重用太空飛行器技術進行太空試驗，降低風險，使用方案開發，用於支持太空長期發展計畫”，從描述上看仍然著重於技術驗證分析認為X-37有發展為美國第一個實用的軍事太空飛機的潛力，從快速反應能力辦公室的論文看，SMV（美國空軍開發空間機動飛行器）基本就是以X-37B為基礎的，X-37B也是X-20後軍用太空梭的再次嘗試。

X-37B是SMV的技術驗證機

作為SMV技術驗證的X-37B，本身是一種驗證機，同時使用Atlas V火箭來發射，不可能用於快速打擊。至於太空戰鬥機的傳聞，其實也是將技術驗證的X-37B與計畫中的SMV混淆的結果。

就X-37B本身來說，儘管和早期SMV的尺寸基本一致，但是本身主要用於技術驗證，按照其所需要驗證的種種技術也正說明這些相關技術還遠未成熟，如SMV要求12個月的在軌維持能力，而X-37B只會逐步驗證270天的在軌能力，更不要說發射SMV的SOV運載工具實用還遙遙無期，SMV各種作戰能力所需要的載荷也在研製中遠未成熟。

X-37大事記

2001年5月 　NASA成功進行X-40試飛，這是這種原型飛行器的第七次，也是最後一次飛行試驗。此次試驗為其體積更大X-37蒐集信息。

2002年 　美空軍取消了X-37項目。

2003年11月 　NASA在美國空軍要求下重新恢復X-37在軌飛行270天的計畫，目的是驗證裝有照相機和炸彈的空間飛機一次飛行在地球軌道呆幾個月的可行性。

2005年6月 　X-37搭乘“白騎士”運載飛機首次飛行。

2006年4月 　X-37利用自動控制從高空降落，但在著陸時出現問題，滑出飛機跑道。

2000年初 小比例模型試飛成功

在2000年初，美國空軍對X-37計畫十分感興趣並加入進來，提供了一架同樣也是波音公司建造的X-40無人架駛飛行器作為X-37的測試平台。X-40是X-37的85%縮比模型，體積只有後者的85%，其長度將近8米，重約1．2噸，由CH-47直升機攜帶，在大氣層內做了一些無動力的試飛，以減少X-37試飛時的風險。X-40的導航、控制系統都與X-37相似，所有這些系統都經過了嚴格的飛行實驗，X-37的製造商波音公司參加了這些實驗，他們還對X-40進行了改裝，並曾在美空軍愛德華茲基地進行了試飛活動。

2002年　一次試飛摔了跟頭

按原計畫，X-37將在2002年進行第一次大氣層內的無動力試飛，而軌道試飛和兩次正式任務將被安排在2003年。但是，美國空軍2002年取消了X-37項目，理由是X-37不是一個專門用來測試軍事科技的計畫，此舉不可避免地造成了一些資金上的困難和進度上的延誤。接著在2003年11月，NASA在美國空軍的要求下重新恢復X-37試驗型空間飛機在軌飛行270天的計畫，目的是驗證裝有照相機和炸彈的空間飛機一次飛行在地球軌道呆幾個月的可行性。2004年，NASA聲稱X-37計畫不再符合NASA的長期目標，並在同年的9月把這個計畫轉移給美國先進計畫研究局(DARPA)。2005年6月21日，X-37搭乘曾首次進入太空的民用運載飛機“白騎士”首次空中飛行試驗。今年4月，DARPA曾在大氣層邊緣對X-37進行了首次秘密“投放測試”。試驗中，X-37被帶到太空，然後被釋放並直接降落。降落時，X-37飛出跑道，機頭部嚴重受損，試驗並不完全成功。更為致命的缺陷是，作為執行軍事任務的飛行器，X-37需要利用火箭推進、或者靠另一架飛機的協助，才能達到近地軌道的高度。因此每次在執行任務前，它都必須花半天時間進行準備。這顯然和軍方“2小時內轟炸全球任何目標”的要求相差太遠。