的波音X-37，也被称为轨道试验飞行器（OTV），是可重复使用的机器人的航天器。它被运载火箭提升到太空，然后重新进入地球大气层并作为太空飞机降落。X-37由美国太空部队操作，用于执行轨道太空飞行任务，目的是演示可重复使用的太空技术。[2]它是较早的波音X-40的120％缩放比例的衍生物。X-37 于1999年作为NASA的一个项目开始，然后转移到美国国防部 是在2004年进行的。它的首次飞行是在2006年进行的坠落测试中。X-37飞机已经完成了5次轨道飞行任务。
太空飞机的首次任务USA-212于2010年4月发射，并于2010年12月返回地球。第二架X-37于2011年3月在USA-226任务中发射，并于2012年6月返回。第三次任务是USA-240于2012年12月发射，并于2014年10月着陆。第四次任务USA-261，于2015年5月发射，于2017年5月着陆。第五次也是最新的X-37任务，USA-277，于2017年9月7日发射，并且是迄今为止最长的X-37飞行任务，[3]在轨道运行780天后于2019年10月27日着陆。[1] [4]
发展[ 编辑]
起源[ 编辑]
1999年，美国国家航空航天局选择波音综合防御系统来设计和开发由波音的幻影工厂在加利福尼亚的分公司制造的轨道飞行器。在四年的时间里，该项目共花费1.92亿美元，其中美国国家航空航天局（NASA）贡献1.09亿美元，美国空军 1600万美元，波音（Boeing）6700万美元。2002年底，作为美国宇航局“ 太空发射计划”框架的一部分，波音公司获得了价值3.01亿美元的新合同。[5]
X-37的空气动力学设计源自更大的航天飞机轨道飞行器，因此与DARPA的Hypersonic Technology Vehicle相比，X-37具有类似的升阻比，并且在更高的高度和马赫数下具有更低的交叉射程。[6]早期对航天器的要求是，轨道机动的总飞行任务delta-v为每小时7,000英里（3.1 km / s）。[7]该计划的早期目标是让X-37与卫星会合并进行维修。[8] X-37最初设计为在航天飞机的货舱中送入轨道，但经过重新设计，可在Delta IV上发射或类似火箭在确定穿梭飞行是不经济的之后。[9]
X-37于2004年9月13日从NASA移交给了国防高级研究计划局（DARPA）。[10]此后，该计划成为机密项目。自1986年挑战者灾难以来，DARPA推广了X-37作为美国国防部奉行的独立空间政策的一部分。
滑行测试[ 编辑]
用作降落滑翔机的车辆没有推进系统。它没有操作车辆的有效载荷舱门，而是具有封闭的加强型上机身结构，可以与母舰配合使用。2004年9月，美国国防部高级研究计划局（DARPA）宣布，对于X-37的初始大气坠落测试，将从高空研究飞机Scaled Composites White Knight发射升空。[11]
2005年6月21日，X-37A 在加利福尼亚州莫哈韦的莫哈维太空港完成了白色骑士的俘虏飞行。[12] [13]到2005年下半年，X-37A进行了结构升级，包括加强了其前轮支撑。X-37的首次公开亮相定于2006年3月10日进行首次免费飞行，但由于北极风暴而被取消。[14]由于强风，在2006年3月15日的下一次飞行尝试被取消。[14]
2006年3月24日，X-37再次飞行，但由于数据链路故障而无法自由飞行，车辆返回地面，仍然附着在其白色骑士航空母舰上。2006年4月7日，X-37进行了首次自由滑行飞行。着陆期间，车辆越过跑道并遭受了轻微损坏。[15]随着车辆维修时间的延长，该程序从莫哈韦号移至加利福尼亚州帕姆代尔的空军42号工厂（KPMD），进行其余的飞行测试程序。White Knight继续驻扎在Mojave，尽管在安排试飞时将其运送到42号工厂。又进行了五次飞行，[N 1]其中两个导致X-37发行成功着陆。这两次免费飞行分别于2006年8月18日和2006年9月26日发生。[16]
X-37B轨道试验车[ 编辑]
2006年11月17日，美国空军宣布将从NASA的X-37A研发自己的变型。空军版被指定为X-37B轨道测试车（OTV）。OTV计划是在DARPA，NASA和空军在美国空军快速能力办公室的领导下与NASA和空军研究实验室合作的早期行业和政府努力的基础上建立的。波音公司是OTV节目的总承包商。[7] [17] [18] X-37B的设计可一次在轨道上停留270天。[19]该空军部长声明说，OTV计划将侧重于“减少可重复使用的航天器技术的风险，进行实验和开发操作概念，以支持长期发展空间目标”。[17]
X-37B原定在航天飞机的有效载荷舱中发射，但在2003年哥伦比亚灾难后，它被转移到了Delta II 7920上。X-37B随后由于在发射过程中不带罩的航天器的空气动力学特性而被转移到带Atlas V火箭的带罩构型。[20]在执行任务后，X-37B飞船主要降落在加利福尼亚州范登堡空军基地的跑道上，爱德华兹空军基地为第二基地。[21]在2010年，第二架X-37B OTV-2的制造工作开始了，[22]它于2011年3月进行了首次发射。[23]
2014年10月8日，美国国家航空航天局（NASA）确认X-37B车辆将被安置在肯尼迪航天中心的轨道处理设施（OPF）1和2的机库中，而该机库以前是由航天飞机占领的。波音曾表示，这架飞机将在2014年1月使用OPF-1，而空军此前曾表示，正在考虑合并X-37B行动，该行动位于加利福尼亚的范登堡空军基地，靠近卡纳维拉尔角发射场。美国宇航局还表示，该计划已经完成测试，以确定是否可以将X-37B（航天飞机大小的四分之一）降落在以前的航天飞机跑道上。[24]美国宇航局还表示，两个机库的翻新工程将于2014年底完成；此时，OPF-1的大门已标有“ X-37B的家”消息。[24]
X-37B项目的大多数活动都是秘密的。美国空军的官方声明是，该项目是“一项试验性测试计划，旨在展示用于美国空军的可靠，可重复使用，未开发的空间测试平台的技术”。[2] X-37B的主要目标是双重的：可重复使用的航天器技术和可以返回地球的操作实验。[2]空军指出，这包括测试航空电子设备，飞行系统，制导和导航，热保护，绝热，推进和再入系统。[25]
关于目的的猜测[ 编辑]
2016年11月，《国际商业时报》推测美国政府正在X-37B的第四次飞行中测试EmDrive电磁微波推力器的版本。[30] 2009年，通过美国国务院TAA和英国国防部批准的英国出口许可证，与波音公司签订了EmDrive技术转让合同。[31] [32]波音此后表示不再追求这一领域的研究。[33]美国空军表示，X-37B正在测试Aerojet Rocketdyne的霍尔效应推进器系统。[34]
处理中[ 编辑]
X-37的处理是在佛罗里达州肯尼迪航天中心的轨道飞行器处理设施（OPF）的1号和2号海湾内完成的，该运载工具装有最秘密的有效载荷。然后，将X-37及其舞台适配器放置在整流罩内，并运送到发射场。先前的发射场包括SLC-41和肯尼迪航天中心LC-39A。[ 需要引用 ]
的：着陆在三个地点在美国的一个做班车着陆设施在肯尼迪航天中心，范登堡空军基地，还是爱德华兹空军基地。为了返回肯尼迪航天中心，将X-37放入有效载荷罐中，并装载到波音C-17货运飞机上。到达肯尼迪机场后，X-37便被卸下并拖到OPF，在那里准备下一次飞行。
设计[ 编辑]
X-37轨道试验飞行器是可重复使用的机器人 太空飞机。这是一个约120％ -的规模衍生物波音X-40，[5] [21]在长度测量随29英尺（8.8米），并具有两个成角度的尾翼。[2] [35] X-37在Atlas V 501 [2] [18]或SpaceX Falcon 9火箭上发射。[36]航天飞机的重返飞行速度设计为最高25 马赫。[37] [38]
X-37演示的技术包括改进的热保护系统，增强的航空电子设备，自主制导系统和先进的机身。[9]所述的航天飞机的热保护系统时的前几代内置大气再入航天器，[39]掺入二氧化硅 的陶瓷砖。[40]波音公司使用X-37的航空电子套件来开发其CST-100载人航天器。[41] X-37的开发旨在“协助NASA 轨道空间飞机的设计和开发根据美国宇航局的情况介绍，该系统旨在为往返国际空间站的人员提供救援和人员运输能力。[42]
用于NASA的X-37将由一台Aerojet AR2-3发动机使用可储存的推进剂提供动力，可提供6,600磅力（29.4 kN）的推力。[43]人机化的AR2-3发动机已用于双动力NF-104A宇航员训练车上，并获得了过氧化氢/ JP-8推进剂用于X-37的新飞行认证。[44]据报道，这被改成高四氧化二氮/肼推进系统。[20] [45]
X-37 飞机从轨道返回后自动着陆，是继苏联 Buran航天飞机之后第二架具有这种能力的可重复使用的航天器。[46] X-37是迄今为止飞行的最小，最轻的轨道太空飞机；它的发射质量约为11,000磅（5,000千克），约为航天飞机轨道飞行器大小的四分之一。[47]
2015年4月13日，太空基金会授予X-37团队“ 2015年太空成就奖 ”，以表彰X-37团队在可重复使用的航天器和在轨操作方面的先进水平，以及其设计，开发，测试和轨道操作X-37B太空飞行器执行三个任务，总共在太空中飞行1,367天”。[48]
运营历史[ 编辑]
截至2020年5月，两架作战X-37B已完成5次轨道飞行任务；他们总共花费了2865天（7.85年）在太空中。
| 飞行 | 车辆 | 发射日期 | 登陆日期 | 发射器 | 任务[49] | 持续时间 | 笔记 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| OTV-1 | 1个 | UTC 2010年4月22日 23:52 | UTC 2010年12月3日 09:16 | 阿特拉斯V 501 | 美国212 | 224天9小时24分钟 |
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| OTV-2 | 2 | 2011年3月5日 22:46 UTC | 2012年6月16日 12:48 UTC | 阿特拉斯V 501 | 美国-226 | 468天14小时2分钟 |
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| OTV-3 | 1个 | 2012年12月11日 18:03 UTC | 2014年10月17日 16:24 UTC | 阿特拉斯V 501 | 美国240 | 674天22小时21分钟 |
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| OTV-4 | 2 | 2015年5月20日 15:05 UTC | 2017年5月7日 11:47 UTC | 阿特拉斯V 501 | 美国261 | 717天20小时42分钟 | |
| OTV-5 | 未知 | 2017年9月7日 14:00 UTC | UTC 2019年10月27日 7:51 | 猎鹰9 | 美国277 | 779天17小时51分钟 |
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OTV-1 [ 编辑]
首架X-37B于2010年4月22日世界标准时间23时52分从佛罗里达佛罗里达卡纳维拉尔角空军基地的Atlas V火箭上执行了其第一个任务-OTV-1 / USA-212。该航天器被放入低地球轨道进行测试。[18]尽管美国空军几乎没有透露飞行任务的轨道细节，但是一个由业余天文学家组成的全球网络声称已经确定了该航天器在轨道上。2010年5月22日，航天器以39.99°的倾角在249乘262英里（401乘422公里）轨道上每90分钟绕地球旋转一次。[50] [51]据称，OTV-1每四天越过地球上的同一给定点，并在军事监视卫星通常具有的高度下运行。[52]这种轨道在民用LEO卫星中也很常见，航天飞机的高度与国际空间站和大多数其他载人航天器的高度相同。
美国空军宣布于2010年11月30日降落12月3日至6日。[53] [54] X-37B如期排定轨道，重新进入地球大气层，并于2010年12月3日在范登堡空军基地成功降落09:16 UTC，[55] [56] [57]进行了美国第一次自动降落在跑道上。这是自1988年苏联Buran航天飞机以来的首次此类降落。总体而言，OTV-1在太空上花费了224天9个小时。[18] [55] OTV-1降落时轮胎爆胎，其底面受到轻微损坏。[22]
OTV-2 [ 编辑]
第二个X-37B发射了它的首航任务，指定OTV-2 / USA-226，[58]搭乘从卡纳维拉尔角于2011年3月5日的阿特拉斯五号火箭在22:46 UTC。[59]该任务被美国军方归类并描述为努力测试新的太空技术。[60] 2011年11月29日，美国空军宣布将USA-226延长到270天基准期限之后。[61] 2012年4月，通用威廉·谢尔顿的的空军太空司令部宣布正在进行的使命是“巨大的成功”。[62]
OTV-3 [ 编辑]
首架X-37B OTV-3的第三次飞行和第二次飞行原定于2012年10月25日发射，[67]但由于阿特拉斯V运载火箭的发动机问题而被推迟。[68]它于2012年12月11日世界标准时间从卡纳维拉尔角成功发射。[47] [69] [70]进入轨道后，该航天器被指定为USA-240。[71] [72] 2014年10月17日世界标准时间16:24，在范登堡空军基地降落，该轨道的总飞行时间为674天22小时。[69] [73] [74] [75]
OTV-4 [ 编辑]
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X-37B的第四个飞行任务OTV-4，代号为AFSPC-5，在轨道上被指定为USA-261。这是第二架X-37B车辆的第二次飞行。[20] X-37B于2015年5月20日世界标准时间15时从卡纳维拉尔角空军基地的Atlas V火箭上发射。[76]目标包括测试Aerojet Rocketdyne的XR-5A 霍尔效应推进器以支持先进的极高频通信卫星计划，[34] [77]以及NASA对太空中各种材料性能的调查[20] [48] [78]至少持续200天。[20]该飞行器历时717天零20个小时，打破了纪录，然后于2017年5月7日世界标准时间11:47 在肯尼迪航天中心的航天飞机着陆设施降落。[79] [80]
OTV-5 [ 编辑]
第五次X-37B任务[49]在轨道上被指定为USA-277 [49]，于2017年9月7日世界标准时间14:00发射，就在飓风“艾尔玛 ”到达之前。[81] [82]所述的运载火箭是猎鹰9火箭从飞行肯尼迪航天中心，发射复合体39A，[83]和小卫星数目也共享的行列。[84]航天器以比以前的任务更高的倾斜角轨道插入，进一步扩大了X-37B的包络线。[84]在飞行过程中，航天器使用机载推进系统修改了轨道。[85]虽然OTV-5的完整有效载荷未知，但空军宣布一项正在飞行的实验是先进的结构嵌入式热扩散器II（ASETS-II），它可以测量振荡热管的性能。[86]任务完成，车辆于世界标准时间2019年10月27日在航天飞机着陆设施着陆。[1] [4]
OTV-6（USSF 7）[ 编辑]
第六X-37B任务（OTV-6），美国航天部队-7 （前身为AFSPC 7），计划推出上Atlas V型501火箭从卡纳维拉尔角空军站，SLC-41在2020年5月16日在世界标准时间12:24和14:53之间。[87]与先前的X-37B飞行相比，该任务进行的实验更多，包括两次NASA实验。一种是样品板，用于评估特定材料对空间条件的反应。第二项研究环境空间辐射对种子的影响。海军研究实验室设计的第三个实验（NRL）将太阳能转换为射频微波能量，然后研究将该能量传输到地球。X-37B进入轨道后，还将发射一颗名为FalconSat 8的小型卫星。该小型卫星由空军学院学员与空军研究实验室（AFRL）合作开发，可携带五个实验有效载荷。X-37B仍然是空军的资产。但是新成立的美国太空部队负责发射，在轨操作和着陆。[88]
变体[ 编辑]
X-37A [ 编辑]
X-37B [ 编辑]
X-37C [ 编辑]
在2011年，波音公司宣布了扩大X-37B型号的计划，称其为X-37C。X-37C航天器的尺寸为X-37B的165％至180％，从而可以在货舱内的加压舱内最多运送六名宇航员。它提议的运载火箭是AtlasV。[90]在这个角色中，波音公司的X-37C可能会与该公司的CST-100 Starliner商业太空舱竞争。[91]
规格[ 编辑]
X-37B [ 编辑]
一般特征
- 船员：无
- 长度： 8.92 m（29英尺3英寸）
- 翼展： 14英尺11英寸（4.55 m）
- 高度： 2.90 m（9英尺6英寸）
- 最大起飞重量： 11,000磅（4,990公斤）
- 电力： 带有锂离子电池的砷化镓太阳能电池[2]
- 有效负载托架： 2.1×1.2 m（7×4英尺）[92]
性能
另请参阅[ 编辑]
- 波音X-20 Dyna-Soar，美国空军的上一架太空飞机，于1960年代被取消
- DARPA猎鹰项目，超音速导弹交付和卫星发射项目
- 轨道科学X-34，拟议的未展开亚轨道可重复使用火箭技术试验台
- 美国卫星清单
可比角色，配置和时代的飞机
- 阿凡达（航天器），印度设计，用于水平起飞
- 内华达山脉公司研发的载人航天飞机“ 追梦者”
- HOPE-X，与JAXA具有类似作用的类似尺寸的车辆（已取消）
- HYFLEX是1996年的日本起重车身航天飞机，是HOPE-X的前身
- 中级实验车辆（IXV），由ESA设计的实验性再入飞行器
- 中国设计的神龙号（航天器），于2011年首次测试（亚轨道飞行）
- 正在开发中的英国可重复使用的无人驾驶航天飞机Skylon（航天器）
- 太空骑士（ESA）计划对IXV进行的机器人太空飞机后续行动
笔记[ 编辑]
- ^ 飞行来源：任务标记张贴在白骑士飞机的侧面。
- ^ 这个数字是根据发布前的设计估算得出的；它不能反映航天器的实际性能。OTV-3 X-37B在 2012-2014年的测试任务中，在太空度过了670天以上。
