DARPA选择X-37建造商波音公司制造革命性的太空飞机

如果一切按计划进行,XS-1太空飞机可以相对轻松、廉价地快速将有效载荷送入轨道。

通过 约瑟夫•特里维西克 | 更新 2019年6月29日下午6:40
DARPA选择X-37建造商波音公司制造革命性的太空飞机
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五角大楼的顶级研究机构正在推进一个项目,开发一种实验性的、可重复使用的太空飞机。美国军方希望,新的设计将有助于降低向太空发射卫星的成本,减少太空任务对外国供应商的依赖。

2017年5月24日,美国国防高级研究计划局(DARPA)宣布合作与波音公司为无人驾驶的XS-1太空飞机项目建造原型机。这家总部位于伊利诺斯州的公司凭借名为“幻影快车”的设计赢得了合同。

DARPA和波音公司计划“建造和飞行一类全新的高超声速飞机,通过提供短时间、低成本进入太空来加强国家安全”在新闻发布会上说.“这个项目的目标是实现一种今天根本无法企及的能力,即在几天内发射到近地轨道,而目前发射一颗卫星进入轨道需要几个月或几年的准备时间。”

XS-1技术验证机的主要要求是能够将3000磅的消耗性有效载荷送入低地球轨道,即高度在99到1200英里之间的任何地方,每次发射的成本不超过500万美元。根据DARPA的说法,这大约是美国军方在类似太空任务上花费的10倍。

更重要的是,五角大楼想要“类似飞机”的性能,有能力在尽可能多的天内进行至少10次飞行。在计划和准备发射传统火箭时,需要多得多的时间。一个动画艺术家的概念操作周期XS-1垂直起飞,不需要大型助推火箭,但像传统飞机一样降落,很像美国宇航局现在退役的航天飞机。这将使其比五角大楼的能力强得多super-secretive X-37B实验性小型航天飞机,在常规火箭上发射。然而,值得注意的是,这个早期的航天器是波音幻影工厂高级项目办公室的另一个产品。

XS-1项目经理杰斯·斯波布尔(Jess Sponable)在一份声明中说:“XS-1既不是传统的飞机,也不是传统的运载火箭,而是两者的结合,目标是将发射成本降低10倍,用按需发射取代今天令人沮丧的长时间等待。”“我们对波音公司在XS-1项目第一阶段取得的进展感到非常高兴,并期待着在新资助的第二和第三阶段-制造和飞行中继续密切合作。”

为了实现该项目的目标,波音公司打算使用Aerojet Rocketdyne AR-22作为幻影快车的主要推进源。这是基于航天飞机主发动机的液氧和液氢燃料发动机。第二助推器将帮助推动飞船进入太空。这枚额外的火箭将是可消耗的,并容纳有效载荷。如果一切按计划进行,在到达近地轨道的适当位置后,组件将分离和部署卫星。

从理论上讲,这种发射概念应该通过减少飞船所需和每次任务所需的部件总数来降低成本。相比之下,航天飞机需要两个外部助推器才能加速。这些火箭造价昂贵,结构复杂,在发射后值得回收。

波音公司的X-37B太空飞机。美国空军

在这种混合动力发动机/有效载荷容器的基础上,DARPA和波音公司计划使用先进的轻质复合材料,有望使飞行器更容易发射到太空。XS-1设计将利用自动飞行系统机载发射辅助空间访问该计划涉及利用载人飞机的动量来提供额外的推动力,以帮助航天器飞出大气层。在ALASA的概念中,当运载飞机到达一定高度时,它将释放运载火箭,运载火箭将使用自己的助推发动机推动它进入太空。俄罗斯和中国已经试验了类似的概念,这可能有助于解释中国对获得大型安东诺夫An-225 Mriya的兴趣回到生产

这很可能是从无人驾驶、自动驾驶的X-37B中吸取的教训,该X-37B已经运行多年几乎没有官方解释它的实际任务——也进入了幻影快车。可能会有平行“黑”项目在著名的51区试验场进行。

除了改进设计和实际建造原型外,XS-1项目的第二阶段将涉及地面发动机测试。波音公司将不得不在10天内启动幻影快车的发动机10次,以验证其满足这一要求的基本能力。DARPA预计该项目的这一部分将于2019年完成。

第三阶段将包括12至15次实际飞行试验。这将包括在地球大气层内的测试任务,有有效载荷和没有有效载荷,速度可达5马赫,然后是完全10马赫的演示飞行,“演示有效载荷”在900到3000磅之间。DARPA已经将这些实验大致安排在2020年。

如果幻影快车表现良好,它可能是革命性的。截至2017年,美国军方仍然依赖日益昂贵但完全可扩展的火箭,需要大量专用基础设施才能发射。还有联合发射联盟的问题阿特勒斯V火箭它是主要的运载火箭之一,恰好使用的是俄罗斯制造的RD-180火箭发动机。面对克里姆林宫复仇主义的外交政策,这种做法在政治上的问题越来越大,包括对乌克兰东部武装分裂组织的积极军事支持,以及对叙利亚巴沙尔·阿萨德(Bashar Al - Assad)残暴独裁政权的支持。

甚至在俄罗斯2014年夺取乌克兰克里米亚地区的控制权之前,美国空军就已经在考虑风险缓解策略,以防这些发动机突然无法使用。由于随后对俄罗斯官员和公司的制裁,美国政府已经禁止购买更多的rd -180在2022年之后,最终将导致使用不同的发动机,使这个特殊的问题不那么重要。五角大楼对使用可重复使用的助推器发动机来降低这些更传统任务的成本很感兴趣。私营企业SpaceX公司而且蓝色的起源已经有这样的设计在开发。

2017年,阿特拉斯5号火箭从佛罗里达州卡纳维拉尔角空军基地升空。美国空军

然而,这些传统任务仍然需要大量的准备时间,可能会推迟五角大楼部署关键能力或在发生意外时更换它们。如果按预期工作,XS-1可以相对轻松地快速部署一颗卫星甚至多颗微型卫星。在不久的将来,这一点可能会变得越来越重要。

DARPA在其报告中解释说:“尽管几十年来已经进行了许多改进,但今天的发射系统已经变得越来越昂贵,必须在发射前几年进行采购,这影响了发射国家安全有效载荷的可承受性以及有效载荷本身的成本和复杂性。XS-1程序的主要描述.“在预算下降和外国对美国航空和航天资产威胁激增的时代,常规的、负担得起的和响应性的进入太空对于在危机期间实现新的军事太空能力和快速重建太空系统至关重要。”

敌人为了准备更大规模的攻击而摧毁卫星的概念听起来可能像好莱坞大片或电子游戏中的情节,但对五角大楼来说,这正成为一个越来越现实的担忧。如果美军失去GPS覆盖,即使是很短的一段时间,也可能会妨碍部队行动或向目标投放精确炸弹的能力。摧毁早期预警卫星可以使美国军队对即将到来的攻击视而不见。战区记者泰勒·罗戈韦一直在密切关注事态的发展写了这2016年12月:

多年来,除动能反卫星武器外,任何武器都停留在国防领域的黑暗边缘。现在,这些概念和功能正在成为主流。从神秘的X-37B微型航天飞机,到DARPA领导的旨在为太空中的其他卫星提供服务或利用太空垃圾制造廉价通信卫星的计划。其中任何一种都可以用来监视、干扰甚至摧毁敌方卫星,而不会产生可怕的碎片区,从而限制未来进入太空。其他高度机密的空间技术也可能存在。

美国空军

2016年12月,俄罗斯进行了第五次测试PL-19 Nudol反卫星导弹.早在近10年前,中国就采取了行动它自己的反卫星试验.越来越多的人两用卫星的潜力它可以执行和平功能,比如修复太空中的其他人造物体,也可以简单地攻击它们。2013年至2015年,俄罗斯发射了三艘奇数船那似乎符合这个描述,能够进行戏剧性的运动,并有效地跟踪其他卫星。它们休眠了一段时间,但似乎“醒来2017年4月。

美国军方官员发现,他们很难想出太空战争一开始是什么样子的,尤其是当战争可能涉及最高机密的轨道物体时。时任美国国防部负责太空政策的副助理部长道格拉斯·洛维罗(Douglas Loverro)说:“如果对方击毁了一颗你甚至不承认存在的卫星,你就很难为你可能会攻击某人的国土辩护。在2016年10月的一次谈话中.“人们可能会死在地面上,而没有人会死在太空中。”

“干扰是一种攻击吗?激光是攻击吗?必须是对卫星的动能攻击才算攻击吗?”Loverro继续说。“这在国际法中甚至都没有得到解决,很可能在很长一段时间内都不会。”

无论最终的法律框架是什么,有了xs -1舰队,五角大楼将能够迅速替换任何损失的航天器。而且,美国军方也有可能改装幻影快车来发动进攻。

联系作者:joe@thedrive.com

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