X-37B再次升空，美国测试尖端技术并依赖马斯克
快速阅读: 8月22日，SpaceX用“猎鹰9”火箭将X-37B轨道试验飞行器送入预定轨道，执行第八次在轨任务，重点测试激光通信和量子导航技术，提升天基通信架构的韧性和安全性。
8月22日,美国SpaceX公司的“猎鹰9”火箭从肯尼迪航天中心发射,将X-37B轨道试验飞行器送入预定轨道。
X-37B这个神秘的航天器已经成为航天领域的“明星”,发射和返回地球都会引发外界的关注,这次发射同样引来了媒体的争相报道。那么,这次X-37B到太空又要执行什么神秘的任务? 准备第八次发射的X-37B。
重点测试激光通信和量子导航 X-37B飞行器的日常在轨操作由隶属于美国太空军第九三角洲部队下属的第五空间作战中队与空军快速能力办公室合作进行。
这是X-37B第八次执行在轨任务(OTV-8),任务编号为USSF-36,美国军方没有公布其将在太空停留的时间。第七次在轨执行任务的X-37B在今年3月返回地球,其在太空中停留了434天。但这并不是最长的一次,最长的记录是在第六次任务中创造的,达到了908天(从2020年5月17日到2022年11月12日)。
根据统计,X-37B之前的任务持续时间分别是780天(2017年9月7日至2019年10月27日)、718天(2015年5月20日至2017年5月7日)、674天(2012年12月11日至2014年10月17日)、468天(2011年3月5日至2012年6月16日)和224天(2010年4月22日至2010年12月3日)。
根据美军公开的信息,此次X-37B将进行广泛的测试和试验,包括激光通信和有史以来在太空中测试的最高性能的战略级量子惯性传感器。任务合作方分别包括空军研究实验室和国防创新单位。
提到激光通信,想必不少读者有所耳闻,因为不时有媒体报道这一尖端技术。激光通信是以光子为载体,采用频率极高的光波传输数据,可比射频通信提供高10到100倍的数据传输速率,相当于从“乡间小路”跃升至“高速公路”。激光通信具有高速、大容量、低延迟等优点,适用于长距离、高带宽需求的通信场景,因此也被人们广泛应用于空间通信、卫星通信等领域。
其实,美国已经多次试验激光通信技术。美国宇航局的LLCD(月球激光通信演示)项目实现了从月球轨道至地球的622Mbps下行速率,证明了激光通信的可行性。SpaceX的“星链”卫星在激光通信技术方面也取得了重要突破,突破性进展预示着未来空基互联网的潜力将被进一步释放。
但激光通信也不是没有缺陷,尤其是走向普及仍面临诸多挑战。激光束极易受大气湍流、云层和气溶胶影响,导致信号衰减;精密瞄准和跟踪技术要求极高,系统需补偿相对运动引起的多普勒效应;终端设备的体积、重量和功耗需进一步优化以适应更多航天器平台。
此次发射的X-37B应该是美国军方试验激光通信军事化应用的重要步骤之一,将在低轨道开展涉及商用卫星扩散网络的激光通信演示,助力提升美国天基通信架构的韧性、效率和安全性。由于激光束的定向性更强,它们比传统的射频传输更安全,利用扩散中继网络可确保太空架构不存在单点故障,从而增强其韧性。
这次X-37B携带的量子惯性传感器也是值得关注。传统卫星导航系统无论在军用还是民用,都广泛使用,但这个系统也存在缺陷,容易受到自然干扰或人为干扰,俄军在俄乌冲突时就在战场上广泛使用GPS干扰设备,名噪一时的“海马斯”火箭炮最近战果减少就是受到干扰,命中精度大大降低。量子惯性导航其结构与传统惯性导航系统基本类似,主要由原子陀螺仪、原子加速度计、原子钟和信号采集处理单元等4个部分构成。这项技术可用于GPS信号受限时的导航,增强导航韧性。
通过对原子的量子调控,原子陀螺仪可实现超高灵敏度的惯性测量,包括对运动物体加速度、角速度的精准测量,实时计算其位置和姿态。资料显示,量子惯性导航其精度可达传统惯性导航系统的46倍。在传统惯性导航系统下,潜艇定位偏差每天可达数公里,而量子惯性导航系统的误差有望实现每月小于1公里。这一系统在未来深空探测中也大有可为。
返回地球的X-37B。
美军方对SpaceX公司的依赖加深 这是SpaceX公司的“猎鹰9”火箭第三次执行X-37B的发射任务。2017年9月7日晚上,SpaceX公司首次使用“猎鹰9”火箭成功将X-37B送入太空。2023年12月28日,SpaceX公司使用“猎鹰重型”火箭将X-37B送入太空(OTV-7任务),这也是X-37B首次被送往高轨道执行任务,之前六次都活动在低轨道。
这次发射X-37B也凸显美国航天和国家安全机构对SpaceX公司的依赖,随着“星链”和“星盾”卫星星座的不断完善,甚至美军对SpaceX公司的依赖也会越来越深。从今年5月起,特朗普和马斯克“闹翻”也让这种依赖进入大众的视野。媒体报道称,如果特朗普政府真的取消与SpaceX的交易,可能会对美国国家安全,尤其是美国军方和情报机构造成严重影响,因为这些机构严重依赖SpaceX进行太空发射和天基通信服务。
随着“星链”卫星和“星盾”卫星网络组网工作的推进,美军在低轨道通信、导航、导弹预警等方面对SpaceX公司的依赖会进一步加深。
2017年5月,SpaceX公司首次涉足发射美国军方军用载荷,使用“猎鹰9”火箭成功将美国国防部下属国家侦察局一颗代号NROL-76卫星送至预定轨道。在这之前,美国军方卫星发射市场基本为联合发射联盟(ULA)垄断,这是波音公司和洛·马公司2006年成立的合资企业。但在2015年,这个市场迎来了一条“鲇鱼”——当年,“猎鹰9”火箭获得了美国空军有关承担国家安全发射任务的认证。除了发射侦察卫星和X-37B,SpaceX公司还从2018年起为美国空军发射GPS导航卫星、态势感知卫星和军用通信卫星等军用载荷。
根据统计,在2024年,SpaceX公司的“猎鹰9”号和“猎鹰重型”火箭进行了134次轨道发射,位居世界第一。根据美国企业研究所 (AEI) 智库的数据,SpaceX 公司的发射占 2024 年送入轨道的卫星总数的84%。
在美国军用载荷发射方面,今年4月,美国太空军太空系统司令部(SSC) 宣布授予 SpaceX 公司一份价值近 60 亿美元的新合同,用于 28 次发射。而联合发射联盟(ULA)和亚马逊的蓝色起源公司也分别获得了价值接近54亿美元(19次发射)和24亿美元(7次发射)的合同。在这之前,一般是联合发射联盟(ULA)“吃肉”,SpaceX公司“喝汤”,而现在, SpaceX 公司不仅能“上桌吃肉,而且还可以多吃一点”,真可谓“三十年河东,三十年河西”。
在低轨道通信方面,美国对“星链”的依赖也逐步加深。8月22日,SpaceX公司的“猎鹰9”号再次成功将24颗“星链”卫星送入太空,这次成功发射后,卫星发射数量达到9417颗。“星链”最初的目标是近地轨道上部署多达42000颗卫星,为全球尤其是偏远地区提供低成本的互联网覆盖。第一代“星链”为4408颗,第二代“星链”接近3万颗,2020年5月,SpaceX正式向FCC提交“二代星链”星座(Gen2)的申请,总数为3万颗。
“星链”具有覆盖面广、重访周期短、通信速率高等优势,不仅有巨大的商业价值,还有很大的军用潜力。美军很早就看到了“星链”的军用价值,美空军从2018年开始在军用加油机/运输机平台应用进行“星链”测试评估;2022年3月,美国空军驻犹他州希尔空军基地的第388战斗机联队对支持F-35A隐身战斗机在前线的敏捷作战部署进行了高速通信测试,而其中的关键就是“星链”卫星。在俄乌冲突中,“星链”在战场上进行了广泛地使用,作为乌方战时通信链路连通的重要方式,甚至对战争走势产生重大影响,尤其是在指挥作战、无人作战等领域发挥了重要作用。
此外,SpaceX公司还正在为美国军方构建名为“星盾”的低轨道卫星星座,这个卫星星座将在导弹防御、遥感等领域将发挥巨大的作用。有消息称,特朗普提出的“金穹”导弹防御系统,其天基拦截器原计划依靠“星盾”的相关技术。无论是“星链”还是“星盾”,庞大的卫星星座在面对攻击或其他危险时也更具弹性,这对美国军方来说特别有价值,因为它可以应对越来越多的反卫星威胁。
美国媒体报道称,从太空项目、空间站运营乃至战场通信、情报收集,美国多个政府机构都已深度依赖于马斯克的SpaceX公司。值得一提的是,马斯克的竞争对手追赶进度缓慢,这使得SpaceX的主导地位在很大程度上没有受到挑战,美国政府选择余地很少。美国智库国际战略研究中心(CSIS)的高级研究员克莱顿·斯沃普(Clayton Swope)称,终止与SpaceX的合同,将在美国政府中诸多依赖太空的关键职能领域引发巨大连锁反应,其中最核心的就是五角大楼和美国宇航局。目前确实没有其他企业能取代SpaceX公司的地位。
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