冷战期间,美苏掀起太空军备竞赛,卫星、登月计划层出不穷,美军各类武器装备的信息化程度得以不断提高,从信息获取、传递、处理到军队的情报侦察、指挥控制和导航定位,方方面面的军事行动几乎都要依赖人造卫星。近年来,面对国防预算逐年削减、主要作战对
手空间技术不断取得突破的现状,为确保美军在未来战争中的信息优势,五角大楼启动了名为“僵尸卫星”的研发计划,意图通过新技术以全面利用各种在轨卫星,以低成本运营的方式继续推进新一轮太空军备竞赛。
预算削减催生“僵尸卫星”计划
美国国防部高级研究计划署(DARPA)2011年的一份报告透露,五角大楼将要启动“僵尸卫星”计划,希望通过搭载商业发射活动的顺风车,实现回收利用废旧卫星的目的,做到降低制造卫星的相对成本,同时让卫星继续保持高性能。“僵尸卫星”计划的主要目的,是研发一种新的小型卫星(也就是美军所称的“纳米卫星”),“搭乘”商业发射的卫星升空,然后附在不活动的卫星的天线上进行拆分和组装作业,最终形成一颗新卫星。也就是说,“僵尸卫星”计划可以通过省钱的方式把微型卫星送入太空,从废弃卫星上拆下尚可利用的侦察、监视、通信装置和天线,然后将它们安装在小卫星上,使小卫星具备作战能力。
2013年10月,美国国防部高级研究计划署对外宣称,未来将向“僵尸卫星”计划大幅投资,并将和加利福尼亚州的一家公司签订一份价值约4000万美元的合同,研发并应用从太空中退役或不再运转的卫星上获取并重新利用有价值零部件的技术,在降低成本的同时提
高制造新的太空系统的能力。这是“僵尸卫星”计划自启动以来收到的数额最大的一笔资金,主要用于研发从目前停留在空中的“墓地”或弃星轨道上获取总价值约3000亿美元的失效卫星上的零部件,然后制造新卫星。
为保障“僵尸卫星”计划顺利实施,美军计划建造一艘卫星服务太空船,作为维修供应航天器发射到太空,保障与运载纳米卫星的商业太空船相遇。维修供应航天器利用抓取机械臂将纳米卫星和零部件取出,再利用“僵尸卫星”计划将要研发的另一种特殊机械工具在一颗老旧卫星上拆取零部件,然后将它们安在纳米卫星上。多家智库的军事分析师认为,美国空军秘密研发的X-37B太空飞行器在担负情报侦察、监视、攻击外国卫星等任务的同时,还可能是用来靠近在轨运行卫星的卫星服务太空船。目前,国防部高级研究计划署正在争分夺秒地推进研发进程,计划在2016年之前实现“僵尸卫星”在轨运行的阶段性目标。简而言之,美军要在未来3年的时间里制造一颗卫星,让它能够在太空失重环境下超高速运行的同时,与其他卫星相遇并对其进行彻底改造。
新技术确保美军太空优势
美国国防部之所以启动“僵尸卫星”计划,一方面是出于预算紧缩背景下的万全之策,然而更重要的目的是要对抗俄罗斯和中国不断提高的太空军事能力。近几年,俄罗斯和中国先后推出了多项太空研究计划,对美国的太空霸主地位构成了现实挑战和潜在威胁。俄罗斯
将2011年确立为“宇航年”,表示要复兴俄罗斯的航天事业,显示出赶超美国、欧洲和中国的坚强决心。普京也把“恢复苏联时期的太空荣光”纳为他的第3个总统任期的目标之一。在2011年俄罗斯太空计划大会上,普京要求在2030年完成登月计划,在月球北极建立基地。2013年9月,俄罗斯赫鲁尼切夫航天中心公布了可重复使用亚轨道太空飞机项目,研发可重复使用垂直发射太空飞机的MRKS-1概念。
中国的太空事业发展也非常迅猛。早在2007年,中国就进行反卫星系统测试,用导弹摧毁了一颗气象卫星,自此,美国便不断渲染“中国太空威胁论”。2013年7月,中国成功进行了一项“捕抓”卫星的太空实验,太原卫星发射中心用“长征”四号丙运载火箭发射了“创新”三号、“试验”七号及“实践”十五号等3颗“科学实验”卫星,用于“观测太空碎片与进行如太空机械臂操作等科学实验”。美军认为中国的“机械臂卫星”严重威胁美国卫星,“机械臂卫星”可执行近距离观察与攻击任务,“拔下”美军卫星系统元件送回中国大陆,或是贴近美国军用卫星并“植入”中国大陆系统,属于中国大陆“星战”计划一部分。根据五角大楼对这3颗卫星的追踪,“机械臂卫星”在试验中抓住了另外两颗卫星中的一颗,这种能力表明中国在太空军事领域迈出了实质性的一步。
因此,美国也在制定相应的太空威慑政策,以回应五角大楼官员所说的“太空军事化”,在敌人攻击美国卫星的时候做出正确反应。2013年9月,就在中国进行“捕抓”卫星太空实验后不久,美国空军航天司令部司令威廉·谢尔顿就出面表态,宣称美军目前完全依赖太空和网络能力,如果突然之间这些能力不复存在,美军必须有下一步的应对措施,制定第二套作战计划。谢尔顿的言外之意就是做好太空战各项准备工作,如果美国的太空军事设施有朝一日突然失灵,那么为“僵尸卫星”计划研发的技术就会用来迅速制造备用卫星,快速复原美军的作战卫星群。虽然五角大楼强调“僵尸卫星”计划是出于节约资金的目的,但这项技术既然可以让一颗卫星将己方老旧卫星拆分,那么它也可以轻而易举地攻击敌方卫星,因此无论美国国防部如何掩饰,该计划的军事目的也已暴露无遗。
与美国忌惮中国反卫星武器研发的态度不同,俄罗斯对于中国在太空领域的进展表现得非常淡然,认为中国的空间试验并没有对俄罗斯形成现实威胁。俄罗斯科学院国际安全中心专家弗拉基米尔·德沃尔金强调,虽然中方展示了捕捉和摧毁另一颗卫星的能力,但这仅仅是初级阶段。俄罗斯社会政治研究中心主任弗拉基米尔·叶夫谢耶夫也认为中国有权进行本国的空间开发,强调“美国有时会夸大中国对其地球同步卫星的威胁,中国研制反卫星武器是非常自然的事情,主要用途是保护自己,应对美国可能在太空部署的攻击性武器系统,在太空军事力量上形成均势”。
纳米卫星研发十年磨一剑
美国在纳米卫星技术领域起步很早,2000年,美国国家宇航局(NASA)就与多家航天企业和大学联合启动了“新千年计划”,力求实现“开发下一代太空飞行器、确保美国在国际太空竞争中处于领先地位”这两大目标,其中,“新千年计划”的一项重要任务就是发射新型的纳米卫星。2003年,美国空军和国防部高级研究计划署为10所院校提供科研经费,开发新型、低成本的军用纳米卫星。根据美军的设计理念,这些纳米卫星重量为2~10千克,体积仅有面包块大小,但是可以实现GPS导航、小型化的传感器和微推进等多种技术应用。2002年12月,美国“奋进”号航天飞机发射了由空军与国防部高级研究计划署联合研发的两颗2磅重的铍卫星,使美军的在轨自动监视能力又向前迈进了一大步。
2006年8月,美国空军研究实验室的空间飞行器委员会选定洛克希德·马丁公司研发“自主纳米卫星防卫评估局部空间卫星”项目,签订了一份价值800万美元的工程设计和发展合同,将纳米卫星研发从初步设计评审推进到关键设计评审阶段。2009年,美国空军研究实验室启动了“用于评估局部空间的自主纳米卫星护卫者”(ANGELS)项目,主要用途是验证检视在地球同步轨道上运行的较大卫星,为美空军提供一种创新的纳米卫星解决方案,增强美国空军局部空间势态感知能力,显示敌方卫星的异常表现。2009年4月,美国军事技术公司(Miltec)向美国陆军空间与导弹防御及战略司令部/陆军战略指挥司令部(USASMDC/ARSTRAT)交付了“飞行准备微纳米卫星”系统,是美国陆军自1960年的“速递员”-1B通信卫星之后完成的首个卫星研发项目。
2013年5月,美国国防部高级研究计划署发布评估报告,将遭到推迟的“未来、快速、灵活、分离模块、自由飞行航天器(F6系统)”项目列入“僵尸卫星”计划,或作为其他项
目的一部分返回轨道。F6空间军事系统项目始于2006年,利用大型合成军用卫星系统,同时执行监视、通信、自我防护等多项任务,可以说是“银河战舰”的雏形。F6宇宙飞船包括多颗小型卫星,每颗担负不同的任务,小卫星集群在地球同步轨道密集排列,通过无线方式交换数据,如果某一颗卫星被摧毁,其他卫星将转移功能接替这颗卫星的任务,确保空间系统的适应和生存能力。F6项目研发从2007年至今已经投入了2亿美元,高昂的造价让美国国防部不得不中止了项目研发。但是,F6编队飞行卫星项目的软件系统等相关技术将用于到“僵尸卫星”项目当中,实现太空资源的再利用。
根据美国国家侦察办公室(NRO)的评估,美军目前研发的小卫星的对地观测分辨率还比不上大卫星,且管理由众多小卫星组成的卫星网络比管理由少量大卫星组成的网络的花费要大,因此,美军“僵尸卫星”计划当前的重点是研发分布式星座系统实现纳米卫星的设计功能。美国宇航公司纳米技术工作组也认为首先应利用纳米卫星的核心技术——微电子机械系统(MEMS),使卫星分系统和部件微型化,再使这些分系统和部件高度集成,研制出有较强功能的微型卫星,然后再发展分布式空间系统结构,进一步掌握关键技术,最终实现超小型的纳米卫星。
X-37B修理“僵尸卫星”
X-37B“轨道试验飞行器”(OTV)项目于1999年由美国国家宇航局启动,2004年转到国防部高级研究计划署并被列为机密项目,2006年美国空军接手项目研发,首要目标是为美国发展新一代的大气层再入技术。波音公司共制造了两架X-37B样机,第一架于2010年4月发射升空,第二架则于2011年3月发射。2012年12月,美国空军用一枚“阿特拉斯”-5火箭,在佛罗里达州卡纳维拉尔角空军基地成功发射了X-37B航天飞行器,虽然美国军方官员试图淡化其军事用途,称它只是一个新技术的验证平台,但是此次机密级的任务再次引发了广泛猜测,外界普遍认为X-37B主要针对中国和俄罗斯这两大潜在军事对手,“让中国人一直猜测它的用途到底是什么”。
X-37B采用下单翼和双垂尾结构,长约8.8米,翼展约4.6米,起飞重量超过5吨,借助火箭发射升空时,速度可达25倍音速,地面雷达很难发现并跟踪其发射轨迹。在轨道上运行时,X-37B采用太阳能和锂电池供电装置,第一架样机设计在轨时间270天,第二架的在轨时间达到469天。X-37B可搭载雷达多光谱或者红外传感器,在高空对海陆空目标及外太空目标进行侦察,并将侦察信息实时传递给作战单位,还可搭载导弹、激光发射器等先进武器对敌国卫星和其他航天器采取控制、捕猎和摧毁等攻击,甚至向敌国地面目标发起攻击,作战潜力不可低估,完全有可能成为“轨道轰炸机”。
由于X-37B具有飞行速度快、滞空时间长、发射费用低等优点,因此完全能够胜任维修供应航天器的角色。X-37B有效载荷在5吨左右,有能力搭载多颗安装抓取机械臂的纳米卫星,轨道飞行能力也能保证完成拆分“僵尸卫星”零部件并重新部署的能力。作为一种重返地球大气层的太空运载航天器,X-37B可以在没有飞行员的情况下自动着陆,能够进行多次发射与回收,从而大大降低了运行成本,在装备效费比方面也有利于“僵尸卫星”计划的未来发展。
目前,美军“僵尸卫星”计划还处在概念论证和主要系统研发阶段,尽管美国军方对空间计划中的纳米卫星、X-37B等项目的军事目的讳莫如深,企图以“科学研究”的名义蒙混过关,但是世界各国的军事评论家都已经看出美国研发新型太空武器威慑对手、妄图挑起新一轮太空军备竞赛的险恶用心。无论美军的太空作战的能力是否如俄罗斯预测的那样,至少还需要10~20年时间才能最终形成,空间大国都需要对美军“太空军事化”的如意算盘保持警惕,防止陷入太空军备竞赛而被美国最终拖垮。
责任编辑:张祚天