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

X-37B這個神秘的航天器已經(jīng)成為航天領域的“明星”，發(fā)射和返回地球都會引發(fā)外界的關注，這次發(fā)射同樣引來了媒體的爭相報道。那么，這次X-37B到太空又要執(zhí)行什么神秘的任務？

準備第八次發(fā)射的X-37B。

重點測試激光通信和量子導航

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

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

根據(jù)統(tǒng)計，X-37B之前的任務持續(xù)時間分別是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)美軍公開的信息，此次X-37B將進行廣泛的測試和試驗，包括激光通信和有史以來在太空中測試的最高性能的戰(zhàn)略級量子慣性傳感器。任務合作方分別包括空軍研究實驗室和國防創(chuàng)新單位。

提到激光通信，想必不少讀者有所耳聞，因為不時有媒體報道這一尖端技術。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，適用于長距離、高帶寬需求的通信場景，因此也被人們廣泛應用于空間通信、衛(wèi)星通信等領域。

其實，美國已經(jīng)多次試驗激光通信技術。美國宇航局的LLCD（月球激光通信演示）項目實現(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)星在激光通信技術方面也取得了重要突破，突破性進展預示著未來空基互聯(lián)網(wǎng)的潛力將被進一步釋放。

但激光通信也不是沒有缺陷，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，導致信號衰減；精密瞄準和跟蹤技術要求極高，系統(tǒng)需補償相對運動引起的多普勒效應；終端設備的體積、重量和功耗需進一步優(yōu)化以適應更多航天器平臺。

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

這次X-37B攜帶的量子慣性傳感器也是值得關注。傳統(tǒng)衛(wèi)星導航系統(tǒng)無論在軍用還是民用，都廣泛使用，但這個系統(tǒng)也存在缺陷，容易受到自然干擾或人為干擾，俄軍在俄烏沖突時就在戰(zhàn)場上廣泛使用GPS干擾設備，名噪一時的“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。量子慣性導航其結構與傳統(tǒng)慣性導航系統(tǒng)基本類似，主要由原子陀螺儀、原子加速度計、原子鐘和信號采集處理單元等4個部分構成。這項技術可用于GPS信號受限時的導航，增強導航韌性。

通過對原子的量子調控，原子陀螺儀可實現(xiàn)超高靈敏度的慣性測量，包括對運動物體加速度、角速度的精準測量，實時計算其位置和姿態(tài)。資料顯示，量子慣性導航其精度可達傳統(tǒng)慣性導航系統(tǒng)的46倍。在傳統(tǒng)慣性導航系統(tǒng)下，潛艇定位偏差每天可達數(shù)公里，而量子慣性導航系統(tǒng)的誤差有望實現(xiàn)每月小于1公里。這一系統(tǒng)在未來深空探測中也大有可為。

返回地球的X-37B。

美軍方對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。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），這也是X-37B首次被送往高軌道執(zhí)行任務，之前六次都活動在低軌道。

這次發(fā)射X-37B也凸顯美國航天和國家安全機構對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SpaceX公司的依賴也會越來越深。從今年5月起，特朗普和馬斯克“鬧翻”也讓這種依賴進入大眾的視野。媒體報道稱，如果特朗普政府真的取消與SpaceX的交易，可能會對美國國家安全，尤其是美國軍方和情報機構造成嚴重影響，因為這些機構嚴重依賴SpaceX進行太空發(fā)射和天基通信服務。

隨著“星鏈”衛(wèi)星和“星盾”衛(wèi)星網(wǎng)絡組網(wǎng)工作的推進，美軍在低軌道通信、導航、導彈預警等方面對SpaceX公司的依賴會進一步加深。

2017年5月，SpaceX公司首次涉足發(fā)射美國軍方軍用載荷，使用“獵鷹9”火箭成功將美國國防部下屬國家偵察局一顆代號NROL-76衛(wèi)星送至預定軌道。在這之前，美國軍方衛(wèi)星發(fā)射市場基本為聯(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，這個市場迎來了一條“鲇魚”——當年，“獵鷹9”火箭獲得了美國空軍有關承擔國家安全發(fā)射任務的認證。除了發(fā)射偵察衛(wèi)星和X-37B，SpaceX公司還從2018年起為美國空軍發(fā)射GPS導航衛(wèi)星、態(tài)勢感知衛(wèi)星和軍用通信衛(wèi)星等軍用載荷。

根據(jù)統(tǒng)計，在2024年，SpaceX公司的“獵鷹9”號和“獵鷹重型”火箭進行了134次軌道發(fā)射，位居世界第一。根據(jù)美國企業(yè)研究所 （AEI） 智庫的數(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%。

在美國軍用載荷發(fā)射方面，今年4月，美國太空軍太空系統(tǒng)司令部（SSC） 宣布授予 SpaceX 公司一份價值近 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）和亞馬遜的藍色起源公司也分別獲得了價值接近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”，真可謂“三十年河東，三十年河西”。

在低軌道通信方面，美國對“星鏈”的依賴也逐步加深。8月22日，SpaceX公司的“獵鷹9”號再次成功將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)量達到9417顆。“星鏈”最初的目標是近地軌道上部署多達42000顆衛(wèi)星，為全球尤其是偏遠地區(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3萬顆，2020年5月，SpaceX正式向FCC提交“二代星鏈”星座（Gen2）的申請，總數(shù)為3萬顆。

“星鏈”具有覆蓋面廣、重訪周期短、通信速率高等優(yōu)勢，不僅有巨大的商業(yè)價值，還有很大的軍用潛力。美軍很早就看到了“星鏈”的軍用價值，美空軍從2018年開始在軍用加油機/運輸機平臺應用進行“星鏈”測試評估；2022年3月，美國空軍駐猶他州希爾空軍基地的第388戰(zhàn)斗機聯(lián)隊對支持F-35A隱身戰(zhàn)斗機在前線的敏捷作戰(zhàn)部署進行了高速通信測試，而其中的關鍵就是“星鏈”衛(wèi)星。在俄烏沖突中，“星鏈”在戰(zhàn)場上進行了廣泛地使用，作為烏方戰(zhàn)時通信鏈路連通的重要方式，甚至對戰(zhàn)爭走勢產(chǎn)生重大影響，尤其是在指揮作戰(zhàn)、無人作戰(zhàn)等領域發(fā)揮了重要作用。

此外，SpaceX公司還正在為美國軍方構建名為“星盾”的低軌道衛(wèi)星星座，這個衛(wèi)星星座將在導彈防御、遙感等領域將發(fā)揮巨大的作用。有消息稱，特朗普提出的“金穹”導彈防御系統(tǒng)，其天基攔截器原計劃依靠“星盾”的相關技術。無論是“星鏈”還是“星盾”，龐大的衛(wèi)星星座在面對攻擊或其他危險時也更具彈性，這對美國軍方來說特別有價值，因為它可以應對越來越多的反衛(wèi)星威脅。

美國媒體報道稱，從太空項目、空間站運營乃至戰(zhàn)場通信、情報收集，美國多個政府機構都已深度依賴于馬斯克的SpaceX公司。值得一提的是，馬斯克的競爭對手追趕進度緩慢，這使得SpaceX的主導地位在很大程度上沒有受到挑戰(zhàn)，美國政府選擇余地很少。美國智庫國際戰(zhàn)略研究中心（CSIS）的高級研究員克萊頓·斯沃普（Clayton Swope）稱，終止與SpaceX的合同，將在美國政府中諸多依賴太空的關鍵職能領域引發(fā)巨大連鎖反應，其中最核心的就是五角大樓和美國宇航局。目前確實沒有其他企業(yè)能取代SpaceX公司的地位。