美军神秘太空飞机第六次启程，预演传说中的太空取电，无线输电

　　一贯神秘兮兮的美军太空飞机终于冲破云霄，一飞冲天。原定美国太空军军旗揭晓的第二天，X-37B太空飞机搭乘阿特拉斯V型火箭，试图冲破风雨天，结果未敢冒险，移至5月17日今天发射升空，掀开一连串惹眼聚焦点……
　　划重点：
　　①这是美国太空军掌管后第二次航天发射任务、首次发射太空飞机X-37B任务
　　②这是太空飞机X-37B第6次太空任务，携带一批惹眼干货
　　③最亮眼太空实验：首次演示传说中的「太空取电、无线输电」科幻般技术
　　④这次发射形成短暂的「双箭平分」态势，出现两款美国发射次数最多的现役火箭：阿特拉斯V型、猎鹰9号，发射量都是84发
　　⑤平分态势仅能维持两天，SpaceX猎鹰9号19日将在2.5公里外释出第85发
　　⑥太空飞机为何备受瞩目？X-37项目为啥神秘兮兮？
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　　发射速览
　　发射时间：美东时间5月17日9:14，北京时间5月17日21:14
　　发射地点：美国佛州卡纳维拉尔角空军基地41号发射位（SLC-41）
　　运载火箭：阿特拉斯V型501火箭（Atlas V 501）
　　发射商：美国联合发射联盟（ULA）
　　发射载荷：太空飞机X-37B（OTV-6：第6次太空任务）
　　任务代号：USSF-7（美国太空军7号任务）
　　任务客户：美国太空军（USSF）、美国空军（USAF）
　　发射过程：20分钟射入预定轨道
　　这次发射地点位于佛州卡纳维拉尔角空军基地41号发射位（Space Launch Complex 41），简称SLC-41，这是一个历史悠久的发射位，早在1960年代作为大力神3C火箭而建造，曾发射过27枚大力神系列火箭（3C、3E、4）。之后专门用来发射阿特拉斯V型火箭。
　　​2002年8月21日首发至今，阿特拉斯V型火箭在此总计发射过69次，这次任务也是该发射位总计第93发（1965年12月21日～2020年5月16日）。未来取代阿特拉斯V型的ULA下一代重型火箭——火神Vulcan也将在此升空。
　　阿特拉斯V型火箭采用垂直整合模式，火箭各组件在垂直整合设施综合体内部组装，综合体配备一座移动发射平台，组装完成后需要动用约550米的铁路专线运到发射台。
　　今年4月27日阿特拉斯V型火箭第一级，开始在垂直整合设施综合体内安装。4月29日开始组装半人马座上面级和整流罩。5月5日开始封装太空飞机X-37B。5月14日动用铁路专线将移动发射平台运至发射台。
　　5月16日进入发射倒计时阶段。因为属于美国军方机密级发射任务，并不受制于疫情。不过却遭受风雨交加的不利天气影响（此前天气预报容许度仅有60%），从美东时间5月16日8:24（北京时间5月16日20:24）打开发射窗口，却迟迟未能点火发射，直到耗尽2.5小时窗口期，推迟至美东时间5月17日9:14（北京时间5月17日21:14）。天气预报容许度增至70%。
　　T-2.7秒：火箭升空前2.7秒，点燃火箭第一级俄罗斯RD-180发动机。T+0：美东时间5月17日9:14（北京时间5月17日21:14）释放火箭，这意味着第7枚阿特拉斯V型501火箭发射升空。
　　大约18秒后，开始沿着东北方向飞行。升空70秒后，火箭通过最大空气动力应力点（Max-Q）考验。升空3分40秒后火箭进入太空，不再需要直径达5米的整流罩保护，于是开展并抛弃整流罩。（猎鹰9号正好相反操作：一二级火箭先分离，后抛弃整流罩）
　　升空约4分24秒后，关闭火箭第一级RD-180发动机，6秒后一二级火箭分离。再过10秒，启动第二级半人马座RL10C-1发动机。持续燃烧约14分钟后，将太空飞机X-37B送入预定轨道。
　　当火箭发射升空大约20分钟后，第二级（上面级）与太空飞机分离，完成发射部署任务。因属于美军机密级太空任务，再加上太空飞机X-37B具备机动灵活的变轨能力，目前外界还无法得知具体轨道参数。根据综合数据研判，这架太空飞机轨道高度约在300～400公里区间，赤道倾角约44度。
　　顺便说下，完成射入轨道使命的半人马座上面级再次启动点火，这一次让自己脱离轨道，预计在澳洲以西的印度洋上空再入大气层。最后一次燃烧自己，干净利落，不留遗憾。
　　阿特拉斯V第84发短暂追平猎鹰9号发射量
　　此次发射动用的是ULA（美国联合发射联盟）主力火箭——Atlas V rocket 阿特拉斯V型火箭（也叫擎天神五号火箭、宇宙神五号火箭），最早由洛克希德·马丁公司研制，后来并入ULA联合发射联盟。
　　阿特拉斯V型因配置结构不同，细分为9种型号：从401至551型号，目前为止总计发射过84次（包括这次），发射环节100%成功（仅在2006年6月发射美国国侦局两颗卫星时，卫星偏离预定轨道，后来进行了修正）。
　　阿特拉斯V运力跨越中型/重型运载火箭，近地轨道运力8～20吨，地球同步转移轨道运力4.7～8.9吨。运力堪比：长征五号、猎鹰9号、阿丽亚娜5号、德尔塔IV型、H-IIB、质子号M、安加拉A5火箭等。依照运力最强型号511比较，阿特拉斯V型511在全球现役火箭排名第8位。
　　每款阿特拉斯V型火箭共有三个位数来表示设计结构：
　　①第一个位数代表：整流罩直径，数字不是4就是5。
　　②第二个位数代表：固体燃料助推器数量，助推器捆绑在第一级主火箭上。配置规律遵循：如果使用整流罩直径为4米，可捆绑0～3枚固体助推器；如果整流罩直径是5米，可捆绑0～5枚固体助推器。
　　③第三个位数代表：半人马座发动机数量1或2，不是一台就是两台。
　　此次发射采用阿特拉斯V型501配置，501代表：5米直径整流罩；0个固体燃料助推器（无捆绑）；1台半人马座发动机（上面级）。
　　阿特拉斯V型501火箭，高度58.3米，直径3.81米，采用两级模式：第一级通用核心推进器+第二级半人马座（上面级）。
　　阿特拉斯第一级火箭：通用核心推进器CCB（配备单台俄罗斯制RD-180发动机），直径3.8米，高度32.5米，推进剂使用高纯度煤油+液氧。推进时间253秒，可产生约86万磅推力（相当于390吨推力）。
　　阿特拉斯第二级火箭：火箭上面级（配备单台半人马座发动机RL10C-1），直径3米，高度12.6米，推进剂使用液氢+液氧。推进时间842秒，可产生2.2万磅推力（相当于10吨推力）。
　　这款火箭近地轨道最大运力：8.21吨，地球同步转移轨道最大运力3.78吨。每次发射价1.2亿美元。较比阿特拉斯V型511最高配置发射价1.3亿美元略低。
　　这次任务是自2010年4月22日首飞以来第7次使用阿特拉斯V型501火箭，同时是阿特拉斯V型系列总计第84次发射，全部发射成功。
　　这也是美国联合发射联盟ULA敢于自夸的资本之一，因此阿特拉斯V型火箭也被誉为「美国王牌火箭」，ULA自称是「美国最安全可靠的发射承包商」。
　　相比而言，我们最为熟悉的SpaceX主力火箭猎鹰9号，目前发射总量同样是84次，成功82次，发射成功率97.62%。
　　有趣的是，随着这次发射，这两款火箭形成短暂的「双箭平分」态势，同时跻身为美国发射次数最多的现役火箭：阿特拉斯V型、猎鹰9号，发射量都是84发。
　　不过，这种平分态势大概只能维持两天，SpaceX现已瞄准北京时间5月19日15:10发射第7批1.0版星链任务，动用编号B1049.5的「一箭第五飞」猎鹰9号火箭，将在距离41号发射位2.5公里外的40号发射位释出第85发。今后也会一直保持领先者姿态。
　　最早7月14日阿特拉斯5型迎来2020年度最重磅发射——NASA毅力号火星探测任务。猎鹰9号5至7月已经排定5次发射任务。照此速度，猎鹰9号只会比阿特拉斯5型发射越来越多，差距越拉越大。而且很可能就在今年夏秋之际，创下第100次轨道发射新纪录。
　　神秘兮兮的太空飞机
　　相比于运载火箭背后故事，这次太空任务其实更有看点。因为这次发射载荷就是传说中的美国空军神秘太空飞行器X-37B，一种新型太空飞机 Space Plane（海外多称为太空穿梭机），NASA更喜欢称它迷你版航天飞机（Mini Space Shuttle）。
　　其实就是一款无人太空飞机，跟航天飞机一样，能够多次往返、重复使用的带翅膀飞行器。
　　从历史渊源来看，它确实跟航天飞机有些关联。早在20世纪末，X-37计划就是NASA和美国空军一个联合开发项目。
　　最初设计方案：航天飞机搭载X-37太空飞机共同进入轨道后，各自完成太空任务、各自返回地球。
　　1999年NASA外包给波音，这种充满未来感的无人驾驶太空飞机——X-37正式起步。但随着2003年哥伦比亚航天飞机失事，导致搭载计划从航天飞机任务表中剔除（主要任务用于组建国际空间站），也使得NASA在2004年退出X-37计划，转手给美国国防部高级研究计划局(DARPA)管辖。要知道，NASA5年间已经为此投入近5亿美元，到头来只留有一架原型机X-37A。
　　X-37太空飞机从搭乘航天飞机变成了运载火箭，最初指定德尔塔II型火箭为发射载具。原型飞机代号为X-37A，2005年6月进行首次试飞，主要测试大气层内飞行能力、滑翔着陆能力，并没有测试轨道飞行能力。
　　2006年在美国空军主导、督促下，开始研制X-37B，运载火箭更换成阿特拉斯5型火箭，直径达5米整流罩可以将太空飞机全部包裹起来。
　　X-37B太空飞机被美国空军代号为OTV，就是Orbital Test Vehicle 轨道试验飞行器的简称。X-37共有两款机型：X-37A、X-37B。X-37A归属于NASA，现有1架；X-37B专供美国空军，现有2架。
　　X-37主要亮点如下：
　　①全球最小、最轻的航天飞机（太空飞机 / 太空穿梭机）
　　无论长相还是功能，都像是迷你版的航天飞机，X-37太空无人机身长8.8米，高2.9米，重5.4吨，短小精悍；相比之下，航天飞机身长37米，高17米，净重78吨，高大粗壮。
　　但在功能上两者又旗鼓相当，都能够垂直发射，滑翔返航，可重复使用，机动灵活变换轨道……因此美国官方喜欢称它为「航天飞机的升级版」。2013年还被吉尼斯世界纪录评定为「全球最小最轻的太空飞机」。
　　②目前唯一能够全自动返航的太空飞机
　　从太空轨道飞行，到再入大气层返航，直到滑翔着陆，X-37可以全部实现全自动操作。这是目前全世界唯一采用并实现全自动操作的太空飞机。
　　至于美国另一款太空飞机：逐梦者目前尚在研制中，测试飞行高度最高3700米，还未进行过轨道发射。
　　③无人搭载和小型化，让X-37造价、发射费用低很多
　　NASA在最初5年间投入近5亿，X-37首期研发费用仅1.92亿美元，之后又追加3亿美元。之后美国军方投入多少外界不详，波音现已制造4架（一架X-37A、两架X-37B、一架试验机X-40），估计总投入10亿美元左右。
　　相比之下，美国5架航天飞机，从20世纪70年代开始研制，一直到2011年全部退役，成功发射133次，共计耗资约2000亿美元。
　　六次神秘太空任务
　　加上这次，X-37B总共执行六次太空任务：
　　第一次任务OTV-1：采用第一架X-37B，首飞。2010年4月22日由阿特拉斯V 501火箭发射，太空飞行时间224天零9小时，轨道高度401×422公里。美国航天器首次实现全自动飞行、着陆。太空任务没有任何披露。
　　第二次任务OTV-2：采用第二架X-37B，首飞。2011年3月5日由阿特拉斯V 501火箭发射，太空飞行时间468天零14小时，比首次任务多了一倍多。轨道高度315×341公里。具体太空任务没有披露，只言片语称为「测试空间新技术」。
　　第三次任务OTV-3：采用第一架X-37B，第二次飞行。2012年12月11日由阿特拉斯V 501火箭发射，太空飞行时间674天零22小时。轨道高度343×360公里。太空任务没有任何披露。
　　第四次任务OTV-4：采用第二架X-37B，第二次飞行。2015年5月20日同样由阿特拉斯V 501火箭发射，太空飞行时间717天零20小时。轨道高度312×325公里。太空任务部分披露：测试离子推进器（XR-5A）和多种新材料性能。
　　第五次任务OTV-5：采用第一架X-37B，第三次飞行。2017年9月7日首次由猎鹰9号火箭发射，太空飞行时间780天（779天17小时51分钟）。飞行轨道355×356公里。太空任务部分披露：测试嵌入式散热器性能（ASETS-II）。
　　SpaceX猎鹰9号成功发射美国空军秘密神器
　　这次发射的第六次任务OTV-6：采用第二架X-37B，也是第三次飞行任务。2020年5月17日由阿特拉斯V 501火箭发射，太空任务期限目前尚未可知，很可能超过第五次任务780天期限。轨道高度介于300～500公里区间。太空任务部分披露：首次搭载服务舱飞行、8项太空前沿实验（后面细说）。
　　值得注意的是，这次任务正值美国太空军组建后不久，X-37项目从美国空军转到美国太空军（所有权还属于空军，管辖权归属于太空军），因此这是美国太空军掌管后太空飞机X-37B首次执行太空任务，还是总计第6次太空任务（OTV-6）。与此同时，还被确定为美国太空军7号任务(USSF-7)。这架太空飞机进入轨道空间后，按照美国军方惯例，在轨运行编号为USA-299。
　　最亮眼的前沿实验太空取电、无线输电技术
　　这次执行太空任务，X-37B携带了一批惹眼干货，包括首次搭载服务舱飞行（可以加载更多实验设备）；为美国空军学院部署猎鹰8号小卫星项目（携带8项太空实验），包括最亮眼的太空实验：首次测试传说中的「太空取电无线输电技术」。
　　也就是利用太阳能电池板从太空不间断取电，再通过微波辐射传输技术向地面输电。这种创新技术一旦形成规模化，将会实现科幻大师艾萨克·阿西莫夫早在20世纪40年代提出的科幻构想——太空取电，无线输电。如果这种供电模式能够成规模应用的话，无异于人类拥有了取之不尽、用之不竭的新能源。
　　当然，这次前沿技术演示距离到这一步，尚且甚远。即使成功演示，无线输电那点功率也是微不足道。不过，这或许就是人类迈向下一个未来时的第一步吧。
　　X-37为啥搞得神秘兮兮？
　　有人会问，细说了这么多太空飞机背后故事，貌似看不出这款神器为啥搞得神秘兮兮？
　　很可能是这样的：NASA最早提出研制计划，波音中标研发，这一阶段保密级别并不高，直到2004年美国国防部高级研究计划局(DARPA)开始掌管开发，从此被列为军方机密项目。
　　从性能来看，X-37最高速度高达25倍音速以上，常规军用雷达根本无法捕捉到它。再加上飞行时间超长，目前为止测试续航时间最长多达780天，5次累计太空飞行2865天。性能稳定、拓展潜力很大，应用前景广阔。加上X-37本身就是太空穿梭机，被美国军方如此看重，捂得严实，自然会被外界视为未来太空战斗机的雏形。
　　再加上一些传闻和评论，更让X-37披上多层神秘外衣——
　　2012年被指控X-37B用来侦察天宫一号。
　　2014年英国《卫报》称，X-37B已被用作太空侦察和间谍活动。
　　美国《基督教科学箴言报》称，X-37B试飞非常清楚地表明了太空武器化已经开始。
　　俄罗斯空军前司令科尔努科夫评价，这意味着美国已具备出手无人能敌的能力。
　　中国军事装备专家张召忠表态，美国会在此基础上开发出彻底颠覆现有军事武器体系的作战系统。
　　载人版太空飞机啥时问世？
　　无论是美国宇航局的X37A，还是美国空军的X37B，其实都属于无载人太空飞机，依照美国军方的胃口，不太可能只满足于此，那么载人版太空飞机是否真的在研发？啥时亮相？
　　事实上，早在2011年波音就曾提出过X37B的升级版——X37C，这便是载人版太空飞机，设计尺寸是X37B的180%，最多可搭载6名宇航员往返于国际空间站。比载人龙飞船、波音星际飞船搭载7人少一位。这种设计看起来更像迷你版的航天飞机。
　　然而有关X37C的消息扑朔迷离，鲜为人知。眼下多数业内人士认为，载人版X37C迟迟没有消息，可能跟无缘NASA商业载人航天项目有关联（被波音自家星际飞船研发资源抽干了）。也有业界专家认为，美军启用载人版太空飞机是迟早的事。这种机动灵活的太空飞机显然太重要了。尤其对羽翼未丰的美国太空军来说，这就是一款未来神器，颇具战略战术价值。
　　刷新主要发射数据
　　美国太空军第二次发射任务
　　ULA第二次为美国太空军发射
　　太空飞机X-37B第6次太空任务
　　第二架X-37B第3次太空任务
　　美国联合发射联盟总计第139次发射任务
　　阿特拉斯V型火箭总计第84次发射任务
　　阿特拉斯V型501火箭总计第7次发射任务
　　阿特拉斯V型火箭在卡角41号发射位总计第69次发射
　　卡纳维拉尔角空军基地41号发射位总计第93次发射
　　美国2020年第11次航天发射
　　全球2020年第32次航天发射（截至北京时间5月17日，美国11发、中国10发（2发失败）、俄罗斯6发、欧盟2发、伊朗2发（1发失败）、日本1发
　　本文参考：
　　A Secret Space Plane is Carrying a Solar Experiment to Orbit
　　www.ulalaunch.com/missions/atlas-v-ussf-7
　　ULA Atlas V to launch sixth mission for X-37B spaceplane
　　Payloads revealed for next flight of X-37B military spaceplane
　　Atlas 5 rocket set for launch Saturday with X-37B spaceplane
　　Why a microwave-beam experiment will launch aboard the Air Force’s secretive X-37B space plane
　　神秘太空飞机绕地飞行666天，终于被抓拍到！
　　美军神秘太空飞机第五次重返地球，累计太空飞2865天，载人版何时飞？
　　美国太空军首次发射大白天亮相，全美最安全发射商外挂式护送12亿美元最尖端卫星