2020年告别商业卫星——DARPA和波音的航天制霸野望

摘要:


DARPA 想要一个小巧的、快速响应的、低成本的、能垂直发射并有高超音速性能的无人驾驶航天飞机,该航天飞机能够随时随地将美国军方的侦测卫星送入绕地轨道。


2020年告别商业卫星——DARPA和波音的航天制霸野望

据MIT科技评论报道:

本周在亚特兰大举行的美国航空航天协会会议上,波音发布了其第一个高超音速(5 马赫以上)载人概念飞机。

平时对航空航天领域关注少的读者,可能对5马赫这个数字没有一个直观的概念,我先简单解释一下:

1. 1马赫对应的速度就是1倍的音速,约为340.29m/s,约为1225千米时,高速限速一般是120千米时,高铁速度是300千米时,1马赫基本就是私家车高速速度的10倍,5马赫就是50倍;

2. F-35 是美国最先进的战斗机系列型号,其最大飞行速度约为1.6马赫;

目前尚不明确该载人概念飞机到底到底是商用还是军用。唯一可以确定的是,这绝非波音唯一一款在研的高超音速交通载体,波音公司正在投入巨大的人力和资金来创造能够真正使用的高超音速飞行器,为即将来临的航天时代做准备。


据报道:

波音 Phantom Express 高超音速航天飞机计划在 2020 年首次亮相

Aerojet Rocketdyne 公司为波音Phantom Express 高超音速航天飞机打造了首台火箭引擎,值得注意的是,这款航天飞机是美国国防高级研究计划局——DARPA Experimental Spaceplane(试验航天飞机计划)的一部分。

该引擎的代号为“AR-22”,这是一款能够重复使用的引擎,据估算,它大约可以执行55次航天飞行任务。

2020年告别商业卫星——DARPA和波音的航天制霸野望

DARPA的试验航天飞机计划(以前称为XS-1)

DARPA的试验航天飞机计划(以前称为XS-1)旨在建造和飞行全新的超音速飞机中的第一类飞机,通过快速响应及低成本进入太空来提升国家安全。

该计划旨在实现目前无法实现的能力——与数月或数年的准备工作相比,在几天内启动低地球轨道,以获得一颗在轨卫星。项目的成功寄希望于相关技术能力和地面作战能力方面的重大突破,但是这项计划一旦实现,将彻底改变国家从遭受灾难性军事打击或商业卫星被损坏中迅速恢复的能力——美国如今严重依赖这类商业卫星。

DARPA设想一种完全可重复使用的无人驾驶航天飞机,其大小大约与公务机的大小相当,它将像火箭一样垂直起飞并飞行到超音速。

2020年告别商业卫星——DARPA和波音的航天制霸野望

该飞行器将在没有外部助推器的情况下发射,仅由自给式低温推进剂提供动力。在达到高亚轨道高度时,助推器会释放上方的第二级不可回收火箭,这个火箭能够将3000磅重的卫星部署到极地轨道。然后可重复使用的第一级航天器将返回地球,像飞机一样水平着陆,并为下一次飞行做好准备,这一切任务将在几小时内完成。

作为未来常规的,频繁的,低成本的空间访问计划的下一步,DARPA已将该计划的阶段2和阶段3授予了波音公司,波音公司在该计划的初始设计阶段领导了其中三个团队之一。

阶段2和阶段3专注于航天器的制造和飞行测试。

在追求类似飞机的可操作性,可靠性和成本效益方面,DARPA和波音公司计划进行实验航天飞机技术的飞行试验演示,在10天内飞行10次,最后一次飞行将准备有有效载荷进行实战测试。

如果成功,该计划将使商业服务能够以可实现的飞行速度运行,并且每次发射的成本低至500万美元或更少,包括不可回收的上级火箭的成本——发射成本远小于美国军方目前在用的航天器。(除实际成本外,商业价格将部分由市场力量决定。)

为了实现这些目标,Experimental Spaceplane的设计人员计划利用技术和支持系统来增强军用飞机的可靠性和快速周转。

例如,配置为线路可更换单元的易于访问的子系统组件将被用于任何可行的地方,以实现快速维护和修理。实验性航天第2/3期设计还旨在通过整合众多最先进的技术来提高效率,其中包括由DARPA,NASA和美国空军先前开发的一些技术。例如,该技术演示器的推进系统是Aerojet Rocketdyne AR-22发动机,这是旧版航天飞机主发动机(SSME)的一个新版本。

2020年告别商业卫星——DARPA和波音的航天制霸野望

第2/3阶段设计中的其他技术包括:

  • 先进的轻质复合低温推进剂罐,用于容纳液态氧和液态氢推进剂

  • 混合复合金属机翼和控制表面能够承受亚轨道高超音速飞行的物理应力,温度超过2,000o F

  • 自动飞行终止和其他自主飞行和操作技术,包括由DARPA的机载发射辅助空间访问(ALASA)计划开发的一些技术

试验航天飞机计划的第二阶段包括到2019年的技术演示航天器的设计,制造和测试。

第3阶段目标包括12至15次飞行测试,目前计划于2020年进行。经过多次安全飞行以降低风险后,技术演示航天器将连续10天飞行10次,首先不装备有效载荷,速度可达5马赫随后的飞行计划以10马赫的速度飞行,并向低地球轨道提供900磅至3,000磅的演示有效载荷。

该计划的另一个目标是鼓励更广泛的商业发射部门采用有用的试验航天飞机方法,流程和技术,以促进按需发射和快速周转——这可以说是21世纪最重要的军事和商业需求之一。为实现这一目标,DARPA计划从第2/3阶段测试中发布选定数据,并向所有感兴趣的商业实体提供潜在有效载荷的相关规格。

一旦该项技术成功,美国将占据航天领域的制高点,想想看,随时随地都可发射绕地卫星,从而具备实时的卫星防御和攻击的战略能力,中国也必须加油了!


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