美X-37B空天飞机规划拓展太空客货运输能力

　　中新网3月20日电 据中国国防科技信息网报道，正当NASA及其商业伙伴继续向着“实现低轨道商业乘员运输”时代前进的时候，波音公司发布了一份关于美国空军X-37B空天飞机（或称“可重复使用太空飞机”）的提议。该提议详细描述了通过扩展X-37B能力，执行低轨道货运和乘员运输任务的潜力。但基于未知的原因，NASA商业空间部将这份提议搁置在一边。

　　可重复使用太空飞机在商业乘员运输时代将发挥什么样的作用

　　让X-37B加入NASA的商业轨道运输服务(COTS)计划和商业乘员发挥(CCDev)计划的想法，来源于X-37B项目能够通过“聚焦于有效载荷”实现降低成本和加快技术研发速度。“聚焦于有效载荷”的意思是：通过利用X-37B这种成熟的航天器平台及其定义好的平台载荷界面，以及由成熟的任务操作人员使用经过飞行验证的设备支持的地面站，可以大幅降低一次性使用成本。

　　波音公司还指出：重复使用航天器的几项关键技术已经成功验证，包括气动领域、气动热力学领域、重复使用太阳帆、热防护系统(TPS)以及自主制导、导航和控制(GNC)。

　　利用X-37B研发小型航天飞机

　　基于NASA未来-X(1998～2001年)和航天发射倡议(2001～2006年)活动，有关人员研发了X-37B，用以协助在后航天飞机时代降低地地球轨道输成本，并取代“渐进一次性运载火箭”(EELV)时代。

　　除了测试下一代TPS系统材料，X-37B还被视为一个平台，能够试验自主脱轨、进入及着陆GNC；具有容错体系结构能自主在轨和进入飞行；能在机场基础设施最小化的情况想，利用GPS和差分GPS着陆；具备机电飞行驱动及制动系统；采用锂离子电池电池，使用寿命长，具有大电流输入输出能力。

　　此外，X-37B还能测试可重复使用且可收起的太阳能电池阵列、先进的石墨/双马来酰亚胺(Gr/BMI)复合材料机身、复杂的碳-碳控制面、先进的高温机翼前缘瓦、高超声速空气动力加热预测方法、一体化系统设计的用于再次飞行的后任务处理。

　　X-37B第一次任务从2010年4月22日至12月3日，共在轨运行224天。2010年12月3日，在X-37B太空飞机超过10000千米的的再入飞行过程中，通过控制其倾斜角、俯仰角和S转向角，X-37B成功实施了能量、高度、姿态和下降轨迹管理。

　　更重要的是：X-37B作为航天器首次成功“评估了其能量消耗，并使航向校正圆柱(HAC)离开了跑道入口，以对高海拔顺风情况进行调整。移动HAC自主调节应对风和能量变化的能力，仅是对航天飞机轨道器进场与着陆进行制导算法改进之一种。

　　调整X-37设计适应商业航天时代

　　X-37B航天器在设计上提供了一种很好的方法，进行“演示，改进，验证竞争性技术和运行方案，无需制造独特的演示验证航天器。”

　　X-37B还提供了宝贵的测试平台，多种竞争性技术可以集成到一个轨道试验飞行器(OTV)上，成为OTV的独立子系统。在飞往国际太空站或在轨卫星的一次性演示验证飞行期间，X-37B可以独立测试这些竞争性技术，而无需对各项独立技术单独试飞。

　　X-37执行国际太空站任务

　　航天飞机2011年退役后，从国际太空站运回敏感货物的能力也随之丧失，因为那需要软着陆。X-37是目前唯一能提供1.5g级别软着陆能力的飞行器。

　　在跑道着陆后，可以安全快速的将敏感货物从X-37B货舱中取出。根据X-37B目前的尺寸，运往国际太空站的货物可以放置在X-37B有效载荷货舱内部和外部，运回地面的货物则放置在有效载荷货舱内。

　　根据这项提议，利用X-37B配以附加服务舱，发射进入51.6°倾角的轨道内，与国际太空站交会。抵达国际太空站后，X-37B将自行前往进入国际太空站遥操作系统(SSRMS)对接范围内。接着，国际太空站乘员伸出SSRMS，抓取X-37B，将其带往站上某一节点舱的通用对接机构(CBMS)处。

　　对接过程中，X-37B无需国际太空站给与支持，仅需通用对接机构的连接，所有电源和电力都将来自部署的太阳能电池阵列和飞行器上的电池。国际太空站乘员使用SSRMS，把外部货物从X-37B外部附着点上取走。为国际太空站运送的内部货物，将封装在X-37B有效载荷舱集装箱内，这样便于站上乘员搬运。

　　之后，所有运回地面的货物将装入这些集装箱内，再将集装箱装入X-37B有效载舱。对接操作完成后，SSRMS将使X-37B脱离国际太空站。X-37B将与服务舱分离并离轨再入大气层、下降并着陆。

　　发展载人型X-37B

　　波音公司认为要将现在X-37B的尺寸增加160~180%，使之具备容纳5~7名航天员的能力。按照这种设计，X-37能容纳5~6航天员，还能容纳一个受伤的宇航员(可能需要单架之类的设备)。

　　航天员座椅席将安置在X-37内有加压舱的一侧，为发射台攀升与0重力操作留下通道。乘员从X-37的顶部舱门进入，遇有紧急情况，此出口也用于逃生。如果出现飞行异常中止情况，“宇宙神”-5上面级和X-37之间的推送式异常中断系统将提供合适的加速度，再有“德尔他”-4火箭提供推力。载人型X-37能够完全自主发射、中止、交会、对接、出坞、脱轨、着陆，无需乘员给与任何帮助。 (中国航天系统科学与工程研究院 许红英 陈杰)

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