发展X-37B空间飞机的背后动因分析

肖福根

（北京卫星环境工程研究所，北京100094）

0 前言

2010年4月22日，美国用“宇宙神-5”型运载火箭成功发射了 X-37B空间飞机。就在 X-37B发射之日前半个月即4月8日，美国与俄罗斯签订了核武器削减条约；5月26日，美国又用B-52轰炸机投放了 X-51A飞行器，试验“全球快速打击的能力”。这一系列事件已引起了世界的震惊，对美国所释放的战略意图有各种猜测和分析。其实，美国的战略意图是非常清晰的，三个事件的战略意图各有侧重。美国在核武器削减条约事件上的战略意图是因美苏冷战对抗而生产储备了超大数量的核武器，出于核武器的维护、技术更新和销毁的需要，由此导致巨大经济压力，俄罗斯也面临同样的压力，鉴于此，美国携俄罗斯提出了裁减核武器的目标；另外，美国在核武器上拥有绝对的实力，只需要维持较少数量的核武器（笔者认为只需要维持数百枚的水平）就可以对敌方构成绝对的威慑或毁灭性打击；再者，美国认为目前威胁到自身的因素是恐怖主义和核扩散，打着以裁减核武器的幌子凝聚有核国家的力量，试图阻止像伊朗、朝鲜这些国家发展核武器。美国在 X-51A飞行器试验事件上的意图是打造一个武器快速投放的发射平台，解决洲际弹道导弹和B-52、B-2轰炸机到达速度慢的问题，试图建立全球快速到达能力和打击能力，试验结果表明X-51A飞行器的飞行速度近6倍音速，如果用其作为核武器的投放平台，就可以实现以速取胜和先发制人的战略思想，如此看来这个事件与核武器削减事件的战略意图存在必然的因果关系。美国发展 X-37B空间飞机的意图是在太空获得一种快速、持续到达的能力，而不是在空中获得一种全球快速到达能力和打击能力，也就是说其战略重心是在太空的能力上。航天业界之外对这些事件的战略意图有各种解读。作为一位航天工作者，如何来看待 X-37B空间飞机发射这件事，笔者对此事件透露出的信息进行了梳理，对其背后的原因进行了分析，提出了一些看法供业内人士参考。

1 X-37B空间飞机及其试验分析

1.1 X-37B空间飞机简介[1]

X-37B是一种可重复使用的飞行器，而且是一种有翼的无人空间飞机。X-37B空间飞机的基本情况如下：

1）长8.8 m，高2.9 m，翼展4.6 m；

2）发射质量约5 t，搭载有效载荷能力为2 000 kg；

3）轨道高度在204～926 km；

4）飞行试验任务周期为270 d；

5）空间飞机设有有效载荷舱，但没有装载机械臂；

6）推进系统采用四氧化氮/肼燃料，使之具有更强的空间机动和离轨能力；

7）空间飞机入轨后将打开有效载荷舱门，展开砷化镓太阳电池阵，由太阳电池阵给其供电；

8）利用计算机控制自主再入返回，水平着陆，能在30～100 km的临近空间中作超音速飞行，飞行速度为25Ma（笔者注解：根据文献公布的信息，25Ma的飞行速度并没有指明具体空间领域。众所周知工作在近地轨道上的航天器飞行速度一般都在25Ma以上，这个数据对近地轨道上的航天器没有什么特别意义。X-51A在大气层的飞行试验中只获得了6倍音速的飞行速度，持续200 s时间就出现了通信问题；而X-37B却把这个数据作为一个重要的飞行验证指标，这个速度只有对应30～100 km的临近空间，飞行试验才具有非常重要的意义。故此，笔者把25Ma的飞行速度与30～100 km的临近空间放在一起来进行分析）；

9）采用“宇宙神-5”型一次性运载火箭发射。

1.2 X-37B空间飞机试验内容

有人称首次飞行的 X-37B空间飞机为轨道飞行验证器或轨道转移运载器（OTV）的原型机，这可能道出了它未来的真正工作战场。通过各种飞行试验，旨在将其发展为一种可重复使用的、有自主驾驶能力的轨道转移飞行器，降低太空进入成本，为美国航天战略目标的发展服务。为了将 X-37B空间飞机打造成一种可重复使用的、低成本的轨道转移运载器，需要开展如下一系列的飞行试验和验证试验：

1）轨道机动能力的飞行试验；

2）临近空间超音速飞行再入能力的试验；

3）大气层自主再入和着陆程序的飞行试验；

4）导航、制导和控制系统能力的飞行试验；

5）交会对接能力的飞行验证；

6）空间目标的抓取、回收能力的飞行验证；

7）有效载荷或卫星的空间布设能力的飞行验证；

8）在轨维护维修服务能力的飞行验证。

首次飞行的 X-37B空间飞机将根据试验任务的优先级，先开展第 1）～4）项的飞行试验，使相关技术能力获得突破，再历经多次飞行验证使这些能力或技术具有高度的可靠性。美国会在接下来的飞行任务中，开展第 5）～8）项的飞行验证。这些内容已在过去的航天飞机飞行任务中得到了充分的验证，非常成熟，只是这些能力是围绕国际空间站建立起来的。根据美国的航天战略发展目标，除了国际空间站之外，将会在其他轨道空间建立大型基础设施，并利用基础设施向更深远的太空推进。大型空间基础设施的建设需要这些能力以离开空间站向其他轨道空间延伸，而这些能力或技术的可靠性需要进行飞行验证。

1.3 X-37B空间飞机试验分析及其作用的简单定位

1.3.1 各种飞行试验分析

1）轨道机动能力的飞行试验

作为一个轨道转移运载器，考虑到承担各种在轨服务任务的需要，具有很强的不同高度的轨道机动能力至关重要。在执行轨道转移机动任务过程中，可能会遭遇到空间碎片或他国航天器撞击的威胁，要求其具备很强的机动和规避能力也是必要的。X-37B作为美国空军计划支持的项目，除了航天应用所需的通用能力之外，会给轨道机动能力赋予其他新的内涵，如空间侦察和空间对抗。和平时期，轨道转移运载器主要服务于美国航天战略目标的发展；战争时期，可用于空间侦察或用作空间反卫星武器的投送平台。

2）临近空间超音速飞行再入能力的试验

临近空间指的是20～100 km范围的空间区域。我们知道地球表面上大气层密度约为1018cm-3，而20～100 km高度范围的大气密度降低至1014cm-3左右的水平，X-37B工作的轨道高度（204～926 km）大气密度降低至约为106cm-3水平。根据X-37B任务的需要，要求其在30～100 km的临近空间作超音速飞行，飞行速度达到25Ma。从这些数据可以看到，临近空间的大气密度水平较高，要实现25Ma的超音速飞行，对火箭发动机及其材料的性能、X-37B的高温热防护系统性能及其外形空气动力学特性、电子设备的通信等提出了极高要求，需要进行多次飞行试验，通过试验不断修正验证，使X-37B成为名副其实的可重复使用飞行器。如果X-37B的飞行速度在30～100 km的临近空间能达到25Ma，并且能够重复飞行，那么这个能力的取得将具有划时代的意义，可能改变美国从地面进入太空的方式：可以先用地面的飞机将携带了有效载荷的X-37B（或轨道转移飞行器）运送至20 km（甚至30 km）的高空，释放X-37B，再启动X-37B的推进系统向近地轨道推进，不再依赖一次性运载火箭的发射，使地面的发射真正实现可重复使用的发射，这样可能会极大地降低进入近地太空的成本。对于军方来说，这个能力又有另外一种应用意义，可以与工作在临近空间的飞艇建立服务联系，在临近空间的平流层布设飞艇，战争时期还可以利用它在临近空间的快速到达能力实现侦察。

3）大气层自主再入和着陆程序的飞行试验

这是一项非常重要的飞行试验。通过本项飞行试验和后续的验证试验，旨在打造一种自主驾驶的无人飞行器。X-37B是一架带有小三角翼的空间飞机，其翼展长度只有4.6 m。通过飞行试验和后续验证试验，如果证明小翼展的空间飞机能在大气层滑行，着陆近程时能实现水平滑行和水平着陆，那么对于载人的航天飞机改进设计具有重要的价值。而现在的航天飞机翼展约达到 24 m，使得其外表面积非常之大，发射和再入时热防护问题非常突出，大量的防热瓦的使用给整个航天飞机的可靠性提出了严峻考验；另外，在空间飞行过程中，也面临空间碎片撞击的威胁。由于现在的航天飞机采用垂直发射的方式，发射时不需要通过大的翼展面积提供飞机的升力；返回再入大气层时，需要依靠翼展面积稳定飞机飞行姿态，着陆近程时实现水平滑行和水平着陆，这种情况究竟需要多大的升力（或翼展面积）才能维持飞机的水平飞行姿态，需要通过飞行试验来获取这些数据。如果能把现在航天飞机的翼展大大地缩小，则对于降低飞行成本和提高飞行可靠性具有重要意义。所以这次小翼展的飞行试验被赋予了重要使命。

4）导航、制导和控制系统能力的飞行试验

导航、制导和控制系统（GNC）能力至关重要，它将贯穿于上述飞行试验和接下来的验证试验全过程。在轨道转移机动过程中，为了可靠地完成各种服务任务，需要精确的导航、制导和控制能力。在临近空间的超音速飞行中，由于大气的气动加热，对GNC和其他电子设备的性能造成影响，尤其是气动加热所形成的等离子体层，对GNC通信产生严重影响，甚至出现“通信黑障”。着陆时，飞机的各种状态信息获取与判读、姿态的修正、航速航向的调整，将依靠飞机上的自动驾驶仪、自身陀螺仪、GPS接收机、高度计以及飞行程序自动完成。

5）后续的飞行验证试验

正如前面所述，后续的飞行验证试验包括交会对接、空间目标的抓取与回收、有效载荷或卫星的空间布设、在轨维护维修服务等。X-37B设有有效载荷舱，但没有装载机械臂，所以它的首次飞行不会执行验证试验。在接下来的飞行任务中，X-37B或其改进型将会携带机械臂，完成相关能力的飞行验证。

美国拟通过一系列的飞行试验与验证试验，使X-37B成为真正意义上的“轨道机动交通运输工具”。

1.3.2 作用定位

有人将X-37B冠名为“空天飞机”（此处用双引号表示其为概念性名词），并称之为具有全球快速到达和打击能力的武器平台。笔者完全不赞同“空天飞机”这种称谓，也不认同对它的作用定位。

如何来鉴别一种飞行器是航空飞机、飞船（返回式卫星）、航天飞机、空间飞机和“空天飞机”？我们可以从它的起飞和着陆的方式进行辨认。起飞和着陆的方式有下列几种组合：

1）水平起飞和水平着陆：航空飞机；

2）垂直发射和垂直着陆：飞船（返回式卫星）；

3）垂直发射和水平着陆：航天飞机和 X-37B空间飞机；

4）水平起飞和垂直着陆：航空母舰上的某些舰载飞机。

这里并没有把“空天飞机”列入到某种组合方式中，笔者认为它不是现有的某种飞行器，仍然是一种概念飞行器。所谓“空天飞机”，从字面上去理解它既是一种航空飞机，又是一种“太空飞机”（此处用双引号意为概念性名词），兼具航空飞机和“太空飞机”的主要能力。航空飞机是一种能水平起飞/水平降落的、空中水平/垂直自由飞行的、可重复使用的飞行器；“太空飞机”是一种能在太空自由机动穿梭的、具有在轨服务能力的、可重复使用的飞行器。目前，现有的任何一种太空飞行器都不具备这样的综合能力。“空天飞机”作为进入太空的手段，可能是美国未来发展的方向。其实美国一直在致力于这方面的研究工作，为发展“空天飞机”进行技术准备工作。从上面简单分析，不难看出“空天飞机”属于水平起飞和水平着陆的方式。

航天飞机作为美国载人进入太空的有效手段，围绕国际空间站开展一系列的飞行任务和太空能力的建设。它是一种垂直发射/水平着陆的、能在太空作短暂停留的（7～30 d）、可重复使用的飞行器。

与航天飞机相比最大的不同是，空间飞机能在轨长期飞行，并具有极强的轨道机动能力，X-37B预计在轨飞行达270 d。

因此，将 X-37B称之为“空间飞机”或“轨道机动运载器”更为恰当和准确，因为它的工作重心是在太空而不是空中，它的作用定位是为美国航天战略目标发展服务。特别要关注的是 X-37B从近地轨道延伸到临近空间（或从临近空间延伸至轨道空间）的飞行能力，这种能力的取得具有革命性的意义。作为一种飞行试验验证平台，所取得的一些技术能力是综合的、多方面的，其中某些技术能力肯定可以服务于军事目的。

2 X-37B空间飞机发展的背后动因

卫星或其他航天器任务都有具体的空间应用目标（如通信卫星的任务目标是执行通信，导航卫星的任务目标是执行导航、定位和授时）。而X-37B是一种飞行验证器，难以看出它的具体目标，发展的意图难免让人猜疑。通过对 X-37B发展的背后动因（而不是局限于从X-37B本身的角度）分析，来理解 X-37B发展意图，又从背后动因分析的结果再回过头去理解X-37B的作用定位。

2.1 服务于美国国家的能力创新战略

关于美国的战略，有学者研究认为可分为4个层级：核心级，重要级，次要级，一般级。为了更好地说明国家战略与航天战略的关系，笔者对美国的战略提出了如下的划分。

美国第一层面的战略（即国家核心战略）是维持美元的全球支付结算货币地位不受到挑战；第二层面的重要战略有保持美国强大的创新能力（或研发能力）、全球卓越的人才资源优势和绝对优势的全球国防实力；第三层面的战略是多方面的，涉及到各个行业领域，其中航天战略就属于第三层面的战略。只要维持美元的全球支付结算货币地位，美国就能拿他国的钱（发行国债）来发展美国的各种能力和军事实力，就能够通过印制美元使外债贬值，无需不断地创造更多的财富却能维持美国人民生活的高水平。只要保持美国强大的创新能力，就能维持美国在全球的领导能力和领导地位，提升美国对全球事务的控制力，从而获得绝对的话语权。任何一种实力都没有像国防实力那样有威慑力、遏制或控制力甚至打击力，基于这种认识，美国把发展全球国防实力作为优先战略。创新能力和国防实力的发展需要一流人才的支持，优秀的人才是美国能力创新的动力和源泉，人才强国战略永远是美国的重要战略之一。

航天战略属于美国的支撑性战略，对美国的能力创新战略和国防战略而言是“倍增器” 和“助推器”，通过航天技术能力和实力的发展，可以迅速地、全面地提升美国在全球的领导力和控制力。航天战略必须服务于国家的能力创新战略。美国放弃重返月球的“星座计划”的理由一是认为其技术创新程度低，大部分技术路径重复了“阿波罗”计划所走过的历程，完全不符合美国能力创新战略的要求；二是而且要再花上近半个世纪的时间重返月球，在这个过程中还会影响其他创新计划的实施；再者，欧洲、日本、俄罗斯、印度、中国等都在瞄准月球发展航天技术，与这些国家为伍去探测业已登陆的月球，

这与美国追求空间领导力的目标相背离。

而 X-37B实际上是一种空间能力的飞行验证器，共有8项能力的飞行试验，其中4项为创新性能力的飞行试验。从上面的分析可以看出，发展X-37B符合美国的能力创新战略。

2.2 服务于美国航天发展战略[2]

美国总统奥巴马于2010年4月15日在肯尼迪航天中心发表了讲话，指出要通过空间技术能力的提升获得美国在空间的领导力，这充分说明了能力创新对美国发展的极端重要性。美国于2010年通过了航天战略的调整，重新确立了发展目标。这次战略调整确立了“两个战略优先”和“两个重心转向”，所谓两个战略优先是指空间能力创新战略优先和低成本进入太空战略优先，两个重心转向是指低地球轨道载人航天逐渐转向商业公司和加强地球气候的全面监测。

2.2.1 空间能力创新战略

美国实施新的航天战略其中一个重要目标是提升空间技术能力。美国新的航天战略把载人登火星和机器人行星科学探测作为发展空间技术能力的战略目标。

1）载人登火星计划

载人登火星计划是一项迄今为止最宏伟的航天工程，美国把载人登火星作为最终目标。如果没有空间技术能力的重大突破和前往火星途径的革命性改变，仍沿用现有的技术载人登火星，那么将要历时1年多的太空巡航，途中环境恶劣，最终难以企及火星目标。

载人登火星计划成功实施的关键是强大的沿途物资保障能力和缩短飞行时间。正如中国古代的“丝绸之路”，只有沿途有完备的各种物资保障，才能把丝绸、陶瓷等物资运送到目的地，前往火星也一样需要充足的物资保障。为此，需要在空间建立大型的基础设施，为载人登火星任务沿途提供物资保障服务。笔者于2005年对美国的空间基础设施计划作过跟踪研究，在该计划中提出了许多新概念，其中包括轨道燃料/推进剂库区、有效载荷库区、装载码头等，可以看出美国正在考虑向更远深空推进的物资保障问题。空间基础设施的物资保障除了服务于深空探测的物资补给之外，还可以给地球轨道上所有的空间活动和空间设施提供服务。

X-37B空间飞机或轨道转移运载器将在物资保障上担当主角，在燃料/推进剂转移加注、物资转移、有效载荷的拆装和布设等方面发挥重要作用。这才是 X-37B真正的主战场，发展的真正意图也在于此。X-37B可以伴随载人火星航天器飞往火星，并在途中完成物资（包括推进剂和生活物品等）补给。

随着空间材料技术、抗辐射加固技术和航天器总体设计技术的全面深入发展，美国航天器的寿命在不断地提高，其绝大多数高轨道航天器寿命都在15年以上甚至更长，这说明航天器的“身体条件”很健壮。航天器（尤其是低地球轨道航天器）的寿命主要受制于推进剂，如果能及时给这些航天器补给推进剂，其寿命将会大大地延长，效能比就会极大提高。通过大型空间基础设施和像 X-37B这样的轨道转移运载器的建设，就能完成这样的使命，为美国的低成本进入太空战略服务。

如何缩短载人登火星的飞行时间？美国可能在考虑发展基于空间燃料补给的大推力空间运载器。除此之外，美国可能也在考虑通过机器人行星科学探测计划来探索前往火星的途径。

2）机器人行星科学探测

美国同样把对太阳系和宇宙科学的探测作为美国长期发展空间技术能力的战略目标。在2011财年预算申请报告中，行星科学探测任务的预算增加仅次于地球科学探测任务，比2010财年增加了 11%，制定了一系列的行星、恒星、小行星和彗星的探测计划。机器人将在这些计划任务中担当主角，为促进人类对宇宙的了解发挥重要作用。

美国有计划设想在考虑利用机器人小行星探测计划来探索载人前往火星的途径研究。我们知道在小行星带上有一些小行星的运行轨道的近地点在1.3 AU之内（平均日地距离），近火星点的距离更小。如果以这些小行星为“跳板”，正如日本的“隼鸟”号探测器，当小行星处于近地点的窗口期，将探测器发射并着陆到小行星上并随小行星飞向火星，进入到近火星点阶段，探测器离开小行星进入火星轨道（被火星捕获）。如此一来，可能会减少重力协助机动的次数，从而缩短飞往火星的时间。

为了延长行星探测器的寿命，X-37B也可以发挥作用。当探测器飞行进入近地点时，可以与X-37B交会并完成推进剂补给。

2.2.2 低成本进入太空战略

在美国每年的预算报告中，我们可以看到有些项目的预算被调整，有些项目被取消或中止。由此不难看出成本是美国空间计划的一个重要制约因素。美国高度重视进入太空的低成本化工作。美国总统奥巴马在2010年4月15日的讲话中指出，发展低成本进入太空的技术能力是美国空间飞行长期可持续性发展的根本。

美国把进入太空的能力分为三个层面：从地面进入近地轨道的能力，地球轨道之间的穿梭机动能力和深空推进的能力。在目前的情况下（即空间基础设施和载人火星飞行计划正处于概念研究阶段），美国把发展进入太空的能力集中放在地面低成本进入近地轨道的能力提升上。而在发展此能力上，美国选择了可重复使用的技术路径，这是有别于其他航天大国的发展之路。与一次性运载飞行器相比，可重复使用的航天运载飞行器需要突破更多的关键技术和能力，包括发动机技术、导航控制技术、材料技术（尤其是防热材料）等，一旦取得成功，这些技术能力将会极大地推动国防能力的建设和发展。美国通过航天防热材料技术成果实现了空中飞行器（如导弹）的超音速飞行，并且还在持续致力于这方面的研究，如X-51A和X-37B。美国成功地实现了垂直发射/水平着陆的、可重复使用的发射，而在水平发射/水平着陆的、可重复使用的发射上仍没有看到相关进展。尽管如此，笔者依然认为美国可能会把发展水平发射/水平着陆的、可重复使用的发射能力作为一个最高目标。美国尽管实现了垂直发射/水平着陆的、可重复使用的发射，但发射成本很高，尤其是航天飞机的发射成本更是高得惊人，没有实现低成本化。如何来降低发射成本和航天器的研制成本，美国都制定了相关计划，开展了卓有成效的研究。

在低成本进入太空战略实施中，美国已开始着手地球轨道之间的穿梭机动能力建设。在地球轨道之间的穿梭机动能力建设上，美国制定了一系列计划，如轨道转移运载器（OTV）计划、空间机动运载器（SMV）计划、轨道快车（Orbital Express）计划、X-37计划等等。美国试图通过一系列低成本计划，旨在将进入太空的成本由目前的每磅上万美元降低至每磅千美元水平甚至数百美元。有人预言，如果进入太空的成本能降至每磅数百美元水平，将是美国大举进入太空时代的到来。在X-37B的飞行试验中，4项创新性飞行试验都与低成本进入太空战略密切相关。

除了上述谈及的内容之外，低成本进入太空战略实施还包含另一个层面的意义。美国航天战略的另一个目标是太空商业化或经济化，即允许美国的商业公司参与地球轨道航天活动的商业服务，这是美国的一个战略重心转向。而进入太空的低成本化就可以服务于这个战略重心的转向。2.2.3 近地轨道载人航天活动逐渐向商业公司转移

近地轨道载人活动向商业公司转移是美国航天战略的重要转向。这个转向有多方面的意义：第一，对NASA的职能重新定位，它是美国空间技术的开拓者和领航者，其职责旨在打造美国的空间创新能力，探索未知的空间目标，确保美国在太空发展的领导地位。第二，美国让商业公司参与近地轨道的航天活动，旨在太空发展的商业化或太空经济化，通过在太空活动中引入竞争（对美国内部是要打破垄断，对美国之外是要建立空间垄断），不断壮大美国太空发展规模和经济能力，最终通过这种规模和经济能力以达到太空控制的目标。第三，在近地轨道的航天活动中引入商业公司，可以解决美国在航天发展中的资金紧张问题（美国政府是现在的航天计划唯一投资方）。第四，近地轨道航天活动初期目标是瞄准国际空间站设施，它是在美国主导下多国合作建立起的大型空间基础设施，为美国的各种太空能力建设做出了巨大贡献。美国将继续充分利用空间站的技术研发能力，为其空间计划开发和验证技术能力。第五，这次战略转向决不仅仅限于近地轨道载人航天活动向商业公司转移，地球轨道的其他非载人活动也会向商业公司开放，目的是让美国建立起规模的太空经济和近地空间的控制力。

航天业内人士担心商业公司承担载人运送服务的安全性和可靠性。而商业公司关注的是风险、成本和效益。其实这不是一个问题，如果是问题，也只是一个管理技术方面的问题。在引入商业公司的初期，合作仍然以NASA为主导，按照NASA严格的载人安全性要求，加强对商业公司的管理，培育商业公司的太空商业服务能力。可以用我们所熟知的话来说是一个“交钥匙工程”，通过NASA主导下的合作降低安全性和可靠性的风险。为了继续降低进入太空的成本和风险，NASA与商业公司合作研制更先进的运载工具，以解决商业公司的利益关切。

在这个战略转向中，似乎看不到X-37B的角色。但如果我们深入地去分析，则不难发现X-37B将在此战略转向中大有作为，包括空间物资运输、补给、维护/维修等服务。作为航天工作者，我们一定要高度关注这个重大转向，并向国家提出战略建议。

2.2.4 向地球气候的全面监测转移

从字面上看，这个问题似乎与 X-37B的发展

没有必然的联系。但由于这个转向是美国航天战略调整地重要内容，也由于它的极端重要性，所以还是不妨简单地加以介绍。

全球气候变暖是全世界瞩目和关注的焦点。美国政府认为全球气候变暖是关乎子孙后代存亡的大事。可是有人会问，在哥本哈根气候峰会上，美国政府表现为消极的态度，意欲何为？笔者认为这是表面现象，没有反映出美国真正的意图，只能说明美国目前在应对全球气候变暖上没有做好准备，即相关的能力没有建立起来。当前控制全球气候变暖的主要措施是放在减排上，如果迎应这种要求，美国的发展势必会受到影响，鉴于此，美国没有在哥本哈根气候峰会上唱主角。其实美国并没有放弃对全球气候变暖主题的主导权，可以从美国下面的两个战略得到印证。

美国在积极地实施新的能源战略和地球气候全面监测战略。在应对全球气候变暖上，实现能源转型是解决气候变暖问题的关键，地球气候全面监测是手段。美国一旦在上述两个战略上取得成功，就会积极地回到世界舞台，通过制定有关全球气候变暖的国际条约，从而达到控制其他国家发展速度的目的。如果中国在这两个领域上没有取得突破，将会成为最大的牺牲国。笔者在《国际太空》2009年第4期上发表了题为《由地球气候变暖引起的对航天发展的新思考》的文章，针对全球气候变暖，提出了关于加强地球气候空间监测计划的建议。今天看来，这些建议与美国今天提出的地球气候全面监测计划存在许多相似之处。

美国要成为气候变化研究的世界先导者。通过地球气候全面监测战略的实施，增强美国全球气候变化监视和预报的能力，重点关注碳排放、地球冰盖变化的监测，以评价气候变化及其广泛影响。为此，制定了一系列的探测计划，包括“轨道碳观测”卫星计划、“国家极轨环境卫星系统”计划、“宝瓶座”卫星计划等。这又是一个重大的战略转向，其意义难以估计，可能关系到一个国家发展的主导权问题，我们同样应该高度关注。

X-37B作为一种轨道机动运载工具，同样可以为地球气候监测用的极轨卫星提供推进剂补给或其他服务。

2.3 “星座计划”取消和国际空间站的运行延期意味着什么

小布什政府实施载人重返月球的“星座计划”，宣布国际空间站将在2016年退役。奥巴马政府对美国的航天发展战略进行了全面调整，其中取消了“星座计划”，并将国际空间站的寿命延长至2020年或之后。如何去看待这些事件？如何去看待国际空间站的作用定位呢？这个问题的厘清对于我国载人工程二期、三期的实施有重要意义。

笔者在2009年第5期《国际太空》杂志上发表了《美国载人重返月球动机之我见》的文章。文章的发表得到了“两弹一星”功勋专家王希季老院士的肯定，并不吝赐教，给晚辈提出了指导，在此向王老表示由衷的感谢。在文章中，不认同月球水冰存在和月球资源开发之说，驳斥了因美国载人重返月球就意味着地球轨道载人航天终结的说法，提出了国际空间站在开展低成本进入太空和空间应用技术的研究以及组建大型空间应用系统的能力验证等方面的更大作用。从提升美国国家能力创新的角度，对载人重返月球的动机进行了分析。今天，奥巴马政府站在能力创新战略的角度，放弃了载人重返月球的计划，也印证了笔者文章的某些观点。除了能力建设之外，载人重返月球的工程价值是什么？可能还需要认真地思考。

国际空间站从20世纪末启动至今已完成了全面建设工作，开始进入全面运行阶段。国际空间站投资如此巨大，所建规模也非常庞大，如果到2016年就停止运行，全面运行只6年左右的时间，那么其主要定位在哪儿？如果国际空间站主要定位在空间能力的建设上，那么就没有必要如此之大的规模，比较小的规模也能达到空间能力建设的目的。显然，奥巴马政府的计划调整给出了这个问题的答案。近地载人航天仍是人类未来载人航天发展的重心。根据航天战略的发展目标，美国将会在其他轨道空间建立用于物资保障服务的大型基础设施。为此，美国需要将围绕国际空间站已建立的各种空间能力向外延伸，以期将空间能力覆盖到地球轨道的全空间领域。在向外延伸的过程中，将继续以国际空间站这个大型平台为中心，最大程度地发挥国际空间站的效能。随着载人航天活动向商业公司开放，空间技术的合作与交流将会日益频繁，在这种需求推动下，国际空间站将成为一个开放的、科学技术研发的“国际空间实验室”，甚至考虑利用国际空间站开发太空旅行活动。即使国际空间站的可靠性和安全性退化到不能用于载人活动，也可以将国际空间站演变为一个“有效载荷仓储区”，用于物资保障的服务。X-37B迎应了这种需求，也初见了美国航天未来发展的端倪。

国际空间站的运行延期为我们观察载人航天的未来发展提供了一个难得的视角，应积极地跟踪和研究空间站的发展动态，将有助于认真审视载人航天的发展。

2.4 为打造航天飞机的替代飞行器的需要

航天飞机发射失败的那情景仍历历在目，航天飞机每次发射前的可靠性维护任务繁重而使发射工作背负巨大压力，每次发射的高昂成本使美国NASA的预算不堪重负。自1981年4月12日首次发射“哥伦比亚号”航天飞机以来，航天飞机已运行了近30年，面临上述压力，美国不得不做出抉择：决定将航天飞机的退役推迟到2011年2月。从退役时间的多次变更可以看出美国多有不舍，但这是科学使然。

由于美国航天飞机面临退役，根据美国与俄罗斯签订的合同，在2013年前，美国只好使用俄罗斯的“进步号”与“联盟号”飞船向国际空间站运送货物和人员。美国担心在国际空间站的活动将受制于俄罗斯、载人航天的自主性和领导地位受到威胁，也担忧俄罗斯将成为国际空间站的新霸主。

航天飞机为美国的载人航天和各种空间能力的建立做出了历史性贡献。作为人类第一个可重复使用的载人运载器，在技术上代表了目前载人航天的最高水平，取得的技术成就包括发动机、导航控制、热防护等重要领域。但又面临可靠性和发射成本的致命问题，迫使其退出历史舞台。

出于上述种种因素，迫使美国研发进入太空的新手段，尤其是低成本进入太空的先进手段。因此，发展X-37B的背后原因也有航天飞机退役的因素。在未来很长的时间里，应该从航天飞机退役的视角去观察美国太空进入能力的发展。

上述这些事件与 X-37B的发展存在必然的联系。不应将这些件事件孤立开来，而应把这些事件与 X-37B的发展有机地综合起来加以分析，就能把X-37B空间飞机的发展动因看个究竟。

3 结论

1）X-37B不是“空天飞机”，也不是全球快速打击平台，而是一种具有低成本太空进入能力的空间飞机或飞行试验验证器，它的作用定位在空间而不是在空中。通过飞行试验和试验验证，旨在打造一个可重复使用的轨道转移运载器。

2）美国政府高度重视能力创新战略和低成本进入太空战略。空间能力创新是美国重大航天计划的基本要求，能否以低成本进入太空是制约美国航天大发展的瓶颈。美国一直在致力于低成本进入太空能力的建设。在 X-37B飞行试验中，应该高度关注临近空间的超音速飞行试验，可能会影响美国从地球进入太空的发射方式。

3）在美国航天战略调整中，除了要关注能力创新计划（如载人登火星计划）和低成本进入太空的计划外，特别要关注航天战略调整的“两个重心转向”，因为这两个转向具有重大的现实意义。美国在近地轨道航天活动中引入商业公司，旨在建立起规模的太空经济和近地空间的控制力；加强地球气候全面监测旨在确立美国在全球气候变暖控制上的主导权。这两个重心转向不仅对美国重要，对其他航天国家的发展同样重要。在此，呼吁我国航天工作者们应高度重视这两个重心转向的未来发展，并采取应对措施。

4）应正确地看待国际空间站运行延期和航天飞机退役这两个事件，尤其是国际空间站的运行延期。如何去认识国际空间站的作用定位，对于审视载人航天的未来发展有重要意义。“星座计划”的取消使载人航天的重心又回到近地轨道上。基于中国目前的能力现实，建议中国的载人航天重心放在地球轨道上，做好各种能力的建设，并利用这些能力去把地球轨道上的事做得更好。至于载人登月和载人登火星，它们的工程价值在哪儿？我们不妨用一个比较长的时间尺度去思考这个问题，可能会给出更符合实际的答案。

（References）

[1]王景泉.美国军用空间飞机发展概述[J].国际太空,2010(5)： 11-16

[2]王景泉.美国航天战略面临重大调整与转向[J].国际太空, 2010(5)： 33-39