從2020年9月的首飛到2026年2月的第四次任務(wù)，中國在可重復(fù)使用航天器領(lǐng)域的進(jìn)展速度令人矚目。首次任務(wù)在軌不到兩天，像是初步驗證。第二次任務(wù)從2022年8月飛行到2023年5月，在軌276天。第三次任務(wù)從2023年12月到2024年9月，持續(xù)268天。每一次飛行時間的大幅延長都意味著技術(shù)成熟度的提升?，F(xiàn)在的第四次任務(wù)會飛多久，外界只能猜測。但從歷史規(guī)律看，長時間在軌驗證正在成為常態(tài)。

可重復(fù)使用航天器是航天領(lǐng)域的珠穆朗瑪峰。目前只有美國和中國掌握這項技術(shù)，而且兩國的飛行器都籠罩在神秘色彩之中。美國的X-37B由波音公司制造,長約9米,高2.9米,翼展4.6米,外形類似縮小版的航天飛機(jī)。它從2010年開始執(zhí)行任務(wù),至今已完成七次飛行,最長的一次在軌908天,創(chuàng)下紀(jì)錄。

美國航天飛機(jī)計劃是可重復(fù)使用航天器的鼻祖,從1981年運行到2011年。但這個雄心勃勃的項目最終因成本和安全問題而終結(jié)。航天飛機(jī)設(shè)計時承諾每次發(fā)射成本僅1000萬美元,每年可飛行50次。現(xiàn)實是每次飛行成本高達(dá)7.66億美元,30年間總共只飛行了135次,平均每年不到5次。兩次致命事故奪走了14名宇航員的生命,讓整個項目蒙上陰影。

X-37B從航天飛機(jī)的失敗中汲取了教訓(xùn)。它不載人,大幅降低了安全要求和任務(wù)復(fù)雜性。體積更小意味著發(fā)射成本更低,可以使用現(xiàn)有的運載火箭而不需要專門設(shè)計。最重要的是,它不追求高頻率發(fā)射,而是專注于長時間在軌驗證和靈活的任務(wù)調(diào)整。這種思路更符合實際需求,也解釋了為什么X-37B能持續(xù)運行十多年。

可重復(fù)使用航天器面臨的技術(shù)挑戰(zhàn)是多方面的。首先是熱防護(hù)系統(tǒng)。飛行器以超過7公里每秒的速度再入大氣層,表面溫度可達(dá)1650攝氏度。需要能夠承受極端高溫并可重復(fù)使用的防熱材料,這比一次性熱盾復(fù)雜得多。航天飛機(jī)使用的陶瓷瓦片系統(tǒng)維護(hù)成本高昂,每次飛行后需要大量檢查和更換。

其次是姿態(tài)控制和精確著陸。在軌飛行期間需要頻繁變軌以完成不同任務(wù)或規(guī)避空間碎片。再入過程中要精確控制下降軌跡,最終以滑翔方式降落在跑道上,容錯空間極小。X-37B的著陸精度以米為單位,這需要先進(jìn)的導(dǎo)航系統(tǒng)和控制算法。

第三是長壽命系統(tǒng)設(shè)計。在軌數(shù)百天意味著所有子系統(tǒng)都要承受長期的太空輻射、溫度循環(huán)和微重力環(huán)境。太陽能電池板要持續(xù)供電,推進(jìn)劑要夠用,電子設(shè)備要可靠運行。這些看似簡單的要求在極端環(huán)境下都是巨大挑戰(zhàn)。

中國飛行器連續(xù)三次成功完成長時間在軌飛行并安全返回,證明這些關(guān)鍵技術(shù)已經(jīng)得到解決。更值得注意的是任務(wù)節(jié)奏的加快。第二次和第三次任務(wù)之間間隔僅7個月,第三次和第四次之間更是只有5個月。這表明飛行器的檢修周期正在縮短,復(fù)用能力正在增強(qiáng)。

中國官方強(qiáng)調(diào)該項目是為"和平利用太空提供技術(shù)支持",但可重復(fù)使用航天器的軍民界限本來就很模糊。美國空軍公開承認(rèn)X-37B進(jìn)行軍事實驗,包括測試新型傳感器、通信系統(tǒng)和太空態(tài)勢感知技術(shù)。第七次任務(wù)中,X-37B搭載了能量波束實驗裝置,探索從太空向地面?zhèn)鬏斕柲艿目赡苄浴?/strong>

可重復(fù)使用航天器的軍事價值是多方面的。它可以作為靈活的空間平臺,搭載不同載荷執(zhí)行偵察、通信中繼或電子戰(zhàn)任務(wù)。它的軌道機(jī)動能力使其可以接近其他衛(wèi)星進(jìn)行檢查或干擾,這引發(fā)了"太空殺手"的擔(dān)憂。它還可以作為快速響應(yīng)系統(tǒng),在需要時迅速部署到關(guān)鍵軌道位置。

私營太空服務(wù)公司LeoLabs的分析指出,中國飛行器在276天任務(wù)中展示的機(jī)動性能和軌道變換能力"非常出色"。這種能力對任何需要靈活調(diào)整軌道位置的任務(wù)都至關(guān)重要,無論是科學(xué)實驗、技術(shù)驗證還是軍事應(yīng)用。

可重復(fù)使用技術(shù)的終極目標(biāo)是降低太空進(jìn)入成本,開啟大規(guī)模商業(yè)應(yīng)用。SpaceX的獵鷹9號火箭通過一級回收將發(fā)射成本降低了約30%,證明了可重復(fù)使用的經(jīng)濟(jì)價值。但火箭只是運載工具,而可重復(fù)使用航天器可以在軌執(zhí)行復(fù)雜任務(wù)后返回,這開啟了完全不同的可能性。

中國商業(yè)航天企業(yè)已經(jīng)開始布局太空旅游。深藍(lán)航天、星際榮耀等公司宣布計劃在2027到2028年實現(xiàn)亞軌道載人飛行,票價預(yù)計在150萬到300萬元人民幣。雖然價格高昂,但比早期太空旅游的數(shù)千萬美元已經(jīng)大幅降低。隨著技術(shù)成熟和規(guī)模擴(kuò)大,成本有望進(jìn)一步下降。

可重復(fù)使用航天器在太空制造、在軌服務(wù)、空間站補(bǔ)給等領(lǐng)域也有廣闊應(yīng)用前景。它可以將實驗樣品帶到空間站,進(jìn)行微重力環(huán)境下的材料合成或藥物研發(fā),然后將成果帶回地面。這種雙向運輸能力是傳統(tǒng)一次性飛船難以比擬的。

但從實驗飛行器到商業(yè)化產(chǎn)品還有很長的路要走。當(dāng)前的飛行器更像是技術(shù)驗證平臺,測試各種新技術(shù)和操作概念。要實現(xiàn)商業(yè)運營,需要進(jìn)一步提高可靠性,簡化地面操作,降低維護(hù)成本。更重要的是要找到足夠大的市場需求來支撐持續(xù)投資。

中國在可重復(fù)使用航天器項目上的高度保密與快速進(jìn)展形成了鮮明對比。對外嚴(yán)格限制信息發(fā)布,對內(nèi)加緊技術(shù)驗證和能力積累。這種"靜默狂奔"的策略既避免了過度炒作帶來的壓力,也為靈活調(diào)整方案留下空間。

從2020年首飛到2026年第四次任務(wù),中國用不到六年時間完成了從初步驗證到常態(tài)化運行的跨越。相比之下,美國X-37B從首飛到第四次任務(wù)用了約六年半時間。雖然X-37B的總飛行時數(shù)和任務(wù)復(fù)雜度仍然領(lǐng)先,但中國的追趕速度不容小覷。

第四次任務(wù)選擇在2月初發(fā)射,距離第三次任務(wù)結(jié)束僅5個月,這是迄今為止最短的任務(wù)間隔。這可能意味著團(tuán)隊對飛行器的性能和可靠性更有信心,也可能是為了加快技術(shù)迭代和能力驗證。無論如何,頻繁的飛行測試正在積累寶貴的工程經(jīng)驗和操作數(shù)據(jù)。

當(dāng)長征二號F火箭從戈壁灘升空,將又一架神秘飛行器送入軌道時,它不僅僅是一次技術(shù)驗證,更是中國在太空能力競賽中的堅定宣示。在這個只有兩個成員的俱樂部里,沉默不代表缺席,而可能意味著更專注的耕耘。下一次當(dāng)這架飛行器安靜地降落在某個跑道上時,它又會帶回什么樣的答案?外界只能繼續(xù)猜測,而答案或許要等很久才會揭曉。但有一點是確定的:在通往太空的道路上,中國正在以自己的節(jié)奏和方式向前奔跑。