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美军太空作战能力发展动态_发射

时间:2021-07-23 02:28:23        来源:

导读:近期,美军在空间作战能力发展方面动作频繁,分别针对空间快速部署能力、空间攻防能力和空间态势感知能力三大方面。

空射火箭——空间部署

2021年6月13日,美国太空军(USSF)从改装过的“观星者”飞机(Stargazer L-1011)上空投发射加长型“飞马座”(Pegasus XL)火箭,将一颗实验性的空间态势感知卫星(TacRL-2)送入太空,完成了一次战术响应发射。

诺斯罗普·格鲁曼公司使用该公司“飞马座”XL火箭成功地为美国太空军的将TacRL-2有效载荷发射到轨道上

“飞马座”系列虽然是为了商业目的开发的火箭,但其大部分飞行都是为美国政府执行的,包括美国空军和美国国家航空航天局。TacRL-2是美国太空军的第一次任务,据报道,太空军在此次的任务中为诺斯罗普·格鲁曼公司的发射服务支付了约2810万美元,约为美国航天局早前为其2019年部署的ICON卫星(飞马座发射)支付的一半。据美媒NASASpaceFlight分析,如此低价的原因几乎肯定是因为诺斯罗普·格鲁曼公司手头有备用火箭,并且希望发射这些火箭,而不是继续为它们的储存和维护付费。因此美国军方欣然捡了这个便宜。

“飞马座”XL火箭搭载在航空“母机”上

“飞马座”在产品生涯的大部分时间里都成功在市场上占据了一席之地。因为它是空中发射的,无需依赖复杂的地面发射设施,发射可以在世界各地的多个地点进行,目标是任何轨道倾角。通过灵活选择发射点可避免发射时遭受气象条件的影响,增加了发射窗口的宽度。最后是空射火箭的发射成本相对较低。火箭从空中发射可以充分利用载机的飞行高度和飞行速度,在相同的起飞重量下,比从地面发射具有更大的运载能力。与传统陆基发射相比,空基发射可节约发射成本。

在TacRL-2任务之后,“飞马座”面临着不确定的未来。首先,诺格与轨道ATK合并重组后,新业务部门NGSS对该火箭的生产意愿不高;其次,2021年1月份维珍轨道公司发射的火箭成为第二枚进入轨道的空射火箭,结束了“飞马座”对这一能力的垄断;同时,随着轻重量级的新火箭和更大的火箭如SpaceX“猎鹰9号”的竞争日益激烈,现在,选择“飞马座”进入轨道的卫星越来越少。美国宇航局在2019年决定将IXPE卫星的发射合同授予SpaceX就是一个例子。IXPE的设计考虑到了“飞马座”,其计划的赤道轨道需要从夸贾林环礁发射。SpaceX以比典型的“飞马座”任务更低的成本投标了一架经过飞行验证的“猎鹰9号”,尽管要从佛罗里达州发射,但“猎鹰9号”有足够的储备性能通过变轨点火到达赤道轨道。

维珍轨道公司的空射火箭“发射者一号”(LauncherOne)

美国太空军(USSF)的战术响应发射概念(Tactically Responsive Launch Concept)旨在将速度、敏捷性和灵活性引入发射作业,以响应空间领域或作战战区的动态变化,并以比标准时间表快得多的速度在轨道上插入或更换太空资产,以满足新出现的作战指挥要求。诺斯罗普·格鲁曼团队在合同授予后不到四个月的时间内完成TacRL-2运载火箭的设计、集成和测试,随后只得到一个为期三周的时间为最后的实际发射做准备,并取得成功,展示了非凡的能力。在未来几年里,太空军至少还有两次战术反应发射任务的计划已经在规划进行中。

空天飞机——空间攻防

2020年5月17日,美国发射“宇宙神-5”运载火箭,把X-37B空天飞机送入太空执行秘密任务。这是这种飞机第六次进入太空执行任务。根据美国空军公开的信息,“轨道测试飞行器”任务(OTV-6)主要涉及3项实验,包括把一颗“猎鹰-8”小卫星送入轨道;测试太阳能-微波能量转化技术(PRAM-FX);以及测试辐射对种子和其他材料的影响。

安装在火箭整流罩内的X-37B。目前已知共有两架X-37B,均由波音公司制造

X-37B空天飞机是美国军方的秘密项目,保密程度较高,外界对其知之甚少,美国国防部对这种空天飞机的细节及其能力透露也很少。关于这种神秘的空天飞机外界有许多猜测,一个关键问题就是X-37B是否具有太空攻击能力,是否可能被用来试验太空攻击技术。

据美媒防务新闻(Defense News)报道,X-37上一次任务(OTV-5)被用来发射3个小型立方星,这些立方星没有被列入国际跟踪数据库。报道引述美国安全世界基金会2020年3月的报告说,“X-37B可能执行秘密部署小型卫星平台的任务。X-37B本身及其发射都高度保密,可能说明这是秘密情报行动的一部分,也可能说明它在测试进攻性技术和能力。”

2017年5月7日,美国空军X-37B在佛罗里达州NASA肯尼迪航天中心航天飞机着陆场(图片来自美国空军)

有国防分析专家认为,根据美国这种空天飞机可以重复使用、长期滞留太空以及其他测试证明的能力判断,X-37可能代表了美国拥有的全球迅速打击能力,即有能力在1~2个小时内对全球任何目标和近地空间的任何目标发动打击(Dutton,2012)。美军一直在努力发展所谓“全球快速打击能力”(PGS),即研发能够发送精确制导常规武器并在一小时内打击全球任何目标的武器系统。

也有分析者认为,X-37B空天飞机能够对俄罗斯和中国形成威慑。面对他国发展的反卫星能力,X-37B可能具有包括反卫星在内的多种空间作战能力,能够成为美国应对太空军事化的利器(Davis,2016)。

对于OTV-6进行的空间能量束转化实验,有观点认为该项技术具有发展成为天基定向能武器的潜力。如果一个能量束系统能够吸收太阳能,将其转化为微波束,并将微波束导向特定位置,那么人们将不得不怀疑这一概念是否也能适用于天基武器,尤其是X-37B作为一个高机动性航天器,本身就是一个理想的平台,它可以将武器系统操纵得非常靠近目标,这可以降低高功率微波或其他定向能武器的功率和射程要求(Trevithick,2020)。

X-37B、光电射频天线模块、卫星互相攻击模式,构成该飞行器可能的太空作战应用猜想

战术空间层——空间感知

美国陆军未来司令部(Army Futures Command,AFC)于2021年4月19日宣布批准了多个旨在探索近地轨道卫星使用的计划。这些计划如若成功,将为陆军士兵提供专门的侦察、导航和成像能力,这些计划统称为“战术太空层”(Tactical Space Layer)项目,领导团队为陆军定位、导航和授时/空间跨功能团队(APNT/Space CFT)。

美国陆军寻求战术空间层能力

多年来,美军领导人一直认为高轨侦查卫星的感知对作战指挥官非常有用,但忽略了其前提是要及时。实际上,作战时一线部队很难,或者说基本不可能迅速获得侦查卫星收集的数据,因为从国家安全卫星获取图像、信息可能要花费数小时或数天。这样的情报,对于讯息瞬息万变的战场作战是毫无用处的。例如,无法帮助战场指挥官在地面上迅速找到一辆正在进行攻击移动的敌方装甲车。

“战术空间层”并不意味着陆军要建造和发射自己的卫星星座,而是旨在将地面部队的系统与所有其他军种和情报机构运营的态势感知系统连接起来,同时利用当前及未来的商业卫星图像来进一步观察,使作战人员能够使用卫星图像对超视距目标进行探测。对来自机载、高空乃至太空的多传感器数据融合处理很可能与人工智能的应用相关。

2020年9月,在亚利桑那州尤马试验场进行的一次演示活动中,美国陆军展示了其在2020年项目融合期间在该领域取得的进展。利用人工智能,该军种能够融合来自商业图像卫星的数据以创建目标数据,然后通过通信卫星将其传输到战场,士兵们可以利用这些数据向目标发动攻击。

美国陆军计划在2021年晚些时候在欧洲、非洲以及太平洋的一系列部队实弹演习中评估和测试“战术空间层”原型。项目领导团队还将在新墨西哥州白沙导弹靶场和亚利桑那州尤马试验场的“融合”项目(Project Convergence)中评估战术空间层原型。

按照美国陆军计划,战术空间层将在2028年前装备陆军“多域战基本能力(MDO-capable)”部队,在2035年前装备“多域战能力完备(MDO-ready)”部队。接入“战术空间层”将缩短“传感器到精准打击动作”的时间,并有助于美国陆军在未来战争中实施多域战(MDO)。(北京太阳谷咨询有限公司 研究员 李雷)

小结

空射火箭发射卫星具有极大的灵活性优势,大多数航天器需要数年才能交付,发射也要提前数年,因此这种快速集成和发射的能力将大大增强美国太空军的能力;第六次执行任务的神秘空天飞机X-37B透露出更多细节,很可能是一种美军掌握的一个隐蔽卫星部署平台,也可能是试验进攻性技术或能力的平台,具备空间威胁能力;地面部队对太空域的愿景更加清晰明确,着力建设能够充分利用整个天基态势感知能力的融合系统,以获取更快的、更领先的情报优势。

参考资料

[1] Dutton, Peter, Robert Ross, and Øystein Tunsjø, eds. Twenty-first century seapower: cooperation and conflict at sea. Routledge, 2013.

[2] Why Russia and China Should Fear the X-37B Space Plane. National Interest. Malcolm Davis,2016-10-19.

[3] US Space Force launches the mysterious X-37B space plane. DefenseNews. Valerie Insinna,2020-05-17.

[4] X-37B's Power Beaming Payload A Reminder Of Potential Orbital Microwave Anti-Satellite Weapons. TheDrive. Joseph Trevithick,2020-05-19.

[5] Company executes design, integration and testing of launch vehicle in less than four months. Northrop Grumman Corporation. 2021-01-06.

[6] Pegasus XL rocket successfully launches Tactically Responsive Launch demo for Space Force.NASASpaceflight. William Graham,2021-06-12.返回搜狐,查看更多