8月22日，美國(guó)SpaceX公司的“獵鷹9”火箭從肯尼迪航天中心發(fā)射，將X-37B軌道試驗(yàn)飛行器送入預(yù)定軌道。

X-37B這個(gè)神秘的航天器已經(jīng)成為航天領(lǐng)域的“明星”，發(fā)射和返回地球都會(huì)引發(fā)外界的關(guān)注，這次發(fā)射同樣引來(lái)了媒體的爭(zhēng)相報(bào)道。那么，這次X-37B到太空又要執(zhí)行什么神秘的任務(wù)？

準(zhǔn)備第八次發(fā)射的X-37B。

重點(diǎn)測(cè)試激光通信和量子導(dǎo)航

X-37B飛行器的日常在軌操作由隸屬于美國(guó)太空軍第九三角洲部隊(duì)下屬的第五空間作戰(zhàn)中隊(duì)與空軍快速能力辦公室合作進(jìn)行。

這是X-37B第八次執(zhí)行在軌任務(wù)（OTV-8），任務(wù)編號(hào)為USSF-36，美國(guó)軍方?jīng)]有公布其將在太空停留的時(shí)間。第七次在軌執(zhí)行任務(wù)的X-37B在今年3月返回地球，其在太空中停留了434天。但這并不是最長(zhǎng)的一次，最長(zhǎng)的記錄是在第六次任務(wù)中創(chuàng)造的，達(dá)到了908天（從2020年5月17日到2022年11月12日）。

根據(jù)統(tǒng)計(jì)，X-37B之前的任務(wù)持續(xù)時(shí)間分別是780天（2017年9月7日至2019年10月27日）、718天（2015年5月20日至2017年5月7日）、674天（2012年12月11日至2014年10月17日）、468天（2011年3月5日至2012年6月16日）和224天（2010年4月22日至2010年12月3日）。

根據(jù)美軍公開(kāi)的信息，此次X-37B將進(jìn)行廣泛的測(cè)試和試驗(yàn)，包括激光通信和有史以來(lái)在太空中測(cè)試的最高性能的戰(zhàn)略級(jí)量子慣性傳感器。任務(wù)合作方分別包括空軍研究實(shí)驗(yàn)室和國(guó)防創(chuàng)新單位。

提到激光通信，想必不少讀者有所耳聞，因?yàn)椴粫r(shí)有媒體報(bào)道這一尖端技術(shù)。激光通信是以光子為載體，采用頻率極高的光波傳輸數(shù)據(jù)，可比射頻通信提供高10到100倍的數(shù)據(jù)傳輸速率，相當(dāng)于從“鄉(xiāng)間小路”躍升至“高速公路”。激光通信具有高速、大容量、低延遲等優(yōu)點(diǎn)，適用于長(zhǎng)距離、高帶寬需求的通信場(chǎng)景，因此也被人們廣泛應(yīng)用于空間通信、衛(wèi)星通信等領(lǐng)域。

其實(shí)，美國(guó)已經(jīng)多次試驗(yàn)激光通信技術(shù)。美國(guó)宇航局的LLCD（月球激光通信演示）項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)了從月球軌道至地球的622Mbps下行速率，證明了激光通信的可行性。SpaceX的“星鏈”衛(wèi)星在激光通信技術(shù)方面也取得了重要突破，突破性進(jìn)展預(yù)示著未來(lái)空基互聯(lián)網(wǎng)的潛力將被進(jìn)一步釋放。

但激光通信也不是沒(méi)有缺陷，尤其是走向普及仍面臨諸多挑戰(zhàn)。激光束極易受大氣湍流、云層和氣溶膠影響，導(dǎo)致信號(hào)衰減；精密瞄準(zhǔn)和跟蹤技術(shù)要求極高，系統(tǒng)需補(bǔ)償相對(duì)運(yùn)動(dòng)引起的多普勒效應(yīng)；終端設(shè)備的體積、重量和功耗需進(jìn)一步優(yōu)化以適應(yīng)更多航天器平臺(tái)。

此次發(fā)射的X-37B應(yīng)該是美國(guó)軍方試驗(yàn)激光通信軍事化應(yīng)用的重要步驟之一，將在低軌道開(kāi)展涉及商用衛(wèi)星擴(kuò)散網(wǎng)絡(luò)的激光通信演示，助力提升美國(guó)天基通信架構(gòu)的韌性、效率和安全性。由于激光束的定向性更強(qiáng)，它們比傳統(tǒng)的射頻傳輸更安全，利用擴(kuò)散中繼網(wǎng)絡(luò)可確保太空架構(gòu)不存在單點(diǎn)故障，從而增強(qiáng)其韌性。

這次X-37B攜帶的量子慣性傳感器也是值得關(guān)注。傳統(tǒng)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)無(wú)論在軍用還是民用，都廣泛使用，但這個(gè)系統(tǒng)也存在缺陷，容易受到自然干擾或人為干擾，俄軍在俄烏沖突時(shí)就在戰(zhàn)場(chǎng)上廣泛使用GPS干擾設(shè)備，名噪一時(shí)的“海馬斯”火箭炮最近戰(zhàn)果減少就是受到干擾，命中精度大大降低。量子慣性導(dǎo)航其結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)基本類(lèi)似，主要由原子陀螺儀、原子加速度計(jì)、原子鐘和信號(hào)采集處理單元等4個(gè)部分構(gòu)成。這項(xiàng)技術(shù)可用于GPS信號(hào)受限時(shí)的導(dǎo)航，增強(qiáng)導(dǎo)航韌性。

通過(guò)對(duì)原子的量子調(diào)控，原子陀螺儀可實(shí)現(xiàn)超高靈敏度的慣性測(cè)量，包括對(duì)運(yùn)動(dòng)物體加速度、角速度的精準(zhǔn)測(cè)量，實(shí)時(shí)計(jì)算其位置和姿態(tài)。資料顯示，量子慣性導(dǎo)航其精度可達(dá)傳統(tǒng)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的46倍。在傳統(tǒng)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)下，潛艇定位偏差每天可達(dá)數(shù)公里，而量子慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的誤差有望實(shí)現(xiàn)每月小于1公里。這一系統(tǒng)在未來(lái)深空探測(cè)中也大有可為。

返回地球的X-37B。

美軍方對(duì)SpaceX公司的依賴加深

這是SpaceX公司的“獵鷹9”火箭第三次執(zhí)行X-37B的發(fā)射任務(wù)。2017年9月7日晚上，SpaceX公司首次使用“獵鷹9”火箭成功將X-37B送入太空。2023年12月28日，SpaceX公司使用“獵鷹重型”火箭將X-37B送入太空（OTV-7任務(wù)），這也是X-37B首次被送往高軌道執(zhí)行任務(wù)，之前六次都活動(dòng)在低軌道。

這次發(fā)射X-37B也凸顯美國(guó)航天和國(guó)家安全機(jī)構(gòu)對(duì)SpaceX公司的依賴，隨著“星鏈”和“星盾”衛(wèi)星星座的不斷完善，甚至美軍對(duì)SpaceX公司的依賴也會(huì)越來(lái)越深。從今年5月起，特朗普和馬斯克“鬧翻”也讓這種依賴進(jìn)入大眾的視野。媒體報(bào)道稱(chēng)，如果特朗普政府真的取消與SpaceX的交易，可能會(huì)對(duì)美國(guó)國(guó)家安全，尤其是美國(guó)軍方和情報(bào)機(jī)構(gòu)造成嚴(yán)重影響，因?yàn)檫@些機(jī)構(gòu)嚴(yán)重依賴SpaceX進(jìn)行太空發(fā)射和天基通信服務(wù)。

隨著“星鏈”衛(wèi)星和“星盾”衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)工作的推進(jìn)，美軍在低軌道通信、導(dǎo)航、導(dǎo)彈預(yù)警等方面對(duì)SpaceX公司的依賴會(huì)進(jìn)一步加深。

2017年5月，SpaceX公司首次涉足發(fā)射美國(guó)軍方軍用載荷，使用“獵鷹9”火箭成功將美國(guó)國(guó)防部下屬國(guó)家偵察局一顆代號(hào)NROL-76衛(wèi)星送至預(yù)定軌道。在這之前，美國(guó)軍方衛(wèi)星發(fā)射市場(chǎng)基本為聯(lián)合發(fā)射聯(lián)盟（ULA）壟斷，這是波音公司和洛·馬公司2006年成立的合資企業(yè)。但在2015年，這個(gè)市場(chǎng)迎來(lái)了一條“鲇魚(yú)”——當(dāng)年，“獵鷹9”火箭獲得了美國(guó)空軍有關(guān)承擔(dān)國(guó)家安全發(fā)射任務(wù)的認(rèn)證。除了發(fā)射偵察衛(wèi)星和X-37B，SpaceX公司還從2018年起為美國(guó)空軍發(fā)射GPS導(dǎo)航衛(wèi)星、態(tài)勢(shì)感知衛(wèi)星和軍用通信衛(wèi)星等軍用載荷。

根據(jù)統(tǒng)計(jì)，在2024年，SpaceX公司的“獵鷹9”號(hào)和“獵鷹重型”火箭進(jìn)行了134次軌道發(fā)射，位居世界第一。根據(jù)美國(guó)企業(yè)研究所 （AEI） 智庫(kù)的數(shù)據(jù)，SpaceX 公司的發(fā)射占 2024 年送入軌道的衛(wèi)星總數(shù)的84%。

在美國(guó)軍用載荷發(fā)射方面，今年4月，美國(guó)太空軍太空系統(tǒng)司令部（SSC） 宣布授予 SpaceX 公司一份價(jià)值近 60 億美元的新合同，用于 28 次發(fā)射。而聯(lián)合發(fā)射聯(lián)盟（ULA）和亞馬遜的藍(lán)色起源公司也分別獲得了價(jià)值接近54億美元（19次發(fā)射）和24億美元（7次發(fā)射）的合同。在這之前，一般是聯(lián)合發(fā)射聯(lián)盟（ULA）“吃肉”，SpaceX公司“喝湯”，而現(xiàn)在， SpaceX 公司不僅能“上桌吃肉，而且還可以多吃一點(diǎn)”，真可謂“三十年河?xùn)|，三十年河西”。

在低軌道通信方面，美國(guó)對(duì)“星鏈”的依賴也逐步加深。8月22日，SpaceX公司的“獵鷹9”號(hào)再次成功將24顆“星鏈”衛(wèi)星送入太空，這次成功發(fā)射后，衛(wèi)星發(fā)射數(shù)量達(dá)到9417顆?！靶擎湣弊畛醯哪繕?biāo)是近地軌道上部署多達(dá)42000顆衛(wèi)星，為全球尤其是偏遠(yuǎn)地區(qū)提供低成本的互聯(lián)網(wǎng)覆蓋。第一代“星鏈”為4408顆，第二代“星鏈”接近3萬(wàn)顆，2020年5月，SpaceX正式向FCC提交“二代星鏈”星座（Gen2）的申請(qǐng)，總數(shù)為3萬(wàn)顆。

“星鏈”具有覆蓋面廣、重訪周期短、通信速率高等優(yōu)勢(shì)，不僅有巨大的商業(yè)價(jià)值，還有很大的軍用潛力。美軍很早就看到了“星鏈”的軍用價(jià)值，美空軍從2018年開(kāi)始在軍用加油機(jī)/運(yùn)輸機(jī)平臺(tái)應(yīng)用進(jìn)行“星鏈”測(cè)試評(píng)估；2022年3月，美國(guó)空軍駐猶他州希爾空軍基地的第388戰(zhàn)斗機(jī)聯(lián)隊(duì)對(duì)支持F-35A隱身戰(zhàn)斗機(jī)在前線的敏捷作戰(zhàn)部署進(jìn)行了高速通信測(cè)試，而其中的關(guān)鍵就是“星鏈”衛(wèi)星。在俄烏沖突中，“星鏈”在戰(zhàn)場(chǎng)上進(jìn)行了廣泛地使用，作為烏方戰(zhàn)時(shí)通信鏈路連通的重要方式，甚至對(duì)戰(zhàn)爭(zhēng)走勢(shì)產(chǎn)生重大影響，尤其是在指揮作戰(zhàn)、無(wú)人作戰(zhàn)等領(lǐng)域發(fā)揮了重要作用。

此外，SpaceX公司還正在為美國(guó)軍方構(gòu)建名為“星盾”的低軌道衛(wèi)星星座，這個(gè)衛(wèi)星星座將在導(dǎo)彈防御、遙感等領(lǐng)域?qū)l(fā)揮巨大的作用。有消息稱(chēng)，特朗普提出的“金穹”導(dǎo)彈防御系統(tǒng)，其天基攔截器原計(jì)劃依靠“星盾”的相關(guān)技術(shù)。無(wú)論是“星鏈”還是“星盾”，龐大的衛(wèi)星星座在面對(duì)攻擊或其他危險(xiǎn)時(shí)也更具彈性，這對(duì)美國(guó)軍方來(lái)說(shuō)特別有價(jià)值，因?yàn)樗梢詰?yīng)對(duì)越來(lái)越多的反衛(wèi)星威脅。

美國(guó)媒體報(bào)道稱(chēng)，從太空項(xiàng)目、空間站運(yùn)營(yíng)乃至戰(zhàn)場(chǎng)通信、情報(bào)收集，美國(guó)多個(gè)政府機(jī)構(gòu)都已深度依賴于馬斯克的SpaceX公司。值得一提的是，馬斯克的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手追趕進(jìn)度緩慢，這使得SpaceX的主導(dǎo)地位在很大程度上沒(méi)有受到挑戰(zhàn)，美國(guó)政府選擇余地很少。美國(guó)智庫(kù)國(guó)際戰(zhàn)略研究中心（CSIS）的高級(jí)研究員克萊頓·斯沃普（Clayton Swope）稱(chēng)，終止與SpaceX的合同，將在美國(guó)政府中諸多依賴太空的關(guān)鍵職能領(lǐng)域引發(fā)巨大連鎖反應(yīng)，其中最核心的就是五角大樓和美國(guó)宇航局。目前確實(shí)沒(méi)有其他企業(yè)能取代SpaceX公司的地位。