美空军强力推进火箭快递研发 100吨有效载荷一小时内可全球到达

2022年07月12日06:00:14 热门 1545

美国空军近日公布了有关其雄心勃勃的计划的新细节，该计划备受质疑，该计划旨在开发一种能够发送重量达100吨的有效载荷的能力，其中包括货物和可能的人员。相当于一架c - 17运输机的最大负载，在一小时内通过太空发射火箭或其衍生物到达世界任何地方。该计划现在希望在明年的一个真正的端到端测试中演示这个概念的基本可行性。

这些信息都包含在空军2022财政年度的拟议预算中，其中包括为该项目申请近4800万美元的额外资金。这比该项目在当前财政周期获得的资金几乎增加了5倍。

空军试图利用目前数十亿美元的商业投资来开发有史以来最大的火箭，并具有充分的可重复使用来开发和测试利用商业火箭在不到一小时内将货物送到地球上任何地方的能力。部门的预算文件解释了火箭货运计划的主要目标。空军并没有投资于商业火箭的开发，而是投资于科学和技术，以满足国防部后勤需求，并将商业能力扩展到国防部独特的任务。

这与美国军方官员过去对这一概念的描述大致相符。2020年10月，美国陆军上将、美国运输司令部(TRANSCOM)司令斯蒂芬·莱昂斯(Stephen Lyons)谈到了“在不到一个小时内将相当于一架C-17运输机的有效载荷转移到全球任何地方”的可能性。美国空军关于C-17“全球霸王III”运输机的官方资料说，它的最大有效载荷能力约为82吨。

美国空军最新的预算提案谈到了使用传统的和非传统的合同机制，如合作研究和开发协议(CRADA)，来支持火箭货运工作。去年，美国空军似乎已经正式启动了火箭货运计划，将其作为自己独特的项目，而不是任何更广泛的高级研发计划。该项目收到了超过970万美元的项目资金，空军也将其描述为2021财政年度预算中的“主要推动力”。

在2022财政年度的预算要求中，美国军事运输司令部(TRANSCOM)具有战略空运任务，是美国空军确定的有潜力利用火箭货运能力的两个司令部之一。另一个是空军特种作战司令部(AFSOC)，根据预算要求，该司令部允许特种作战部队“以较低的成本执行当前的快速反应任务，并满足一个小时的响应要求”。

美国空军表示，“利用建模、仿真和分析对火箭货运的概念、轨道和设计考虑进行操作分析，并验证军事用途、性能和操作成本”是其2021财年计划的一部分，该财年将于9月30日结束。该部门还打算“从正在进行的商业大规模、仪器化、可重复使用的发射活动中收集操作数据。”

该部门2022财政年度的计划更加雄心勃勃，包括完成“最初的AFRL(空军研究实验室)风洞测试，以评估空投能力所需的新轨迹，以及高速分离物理“和完成”负载主概念的行业延伸，包括新颖的集装箱设计，装载/卸载概念，以及测试空军货物与火箭发射和空间环境的兼容性。除此之外，空军实际上想要“测试并演示初始单向运输能力到一个严峻的地点”，并“执行早期的端到端测试，以充分识别技术挑战。”

从我们已经看到的情况来看，美国空军一直在研究火箭货运的一个操作概念，包括将可重复使用的火箭推进的运载工具，如SpaceX的Starship，通过太空或至少在大气中的极高高度，发送到前进的位置。然后它们将在这些地点着陆，卸下和/或重新装载，然后送回最初的出发地点。2022年的预算请求提到了“空投能力”，这表明该部门也对在太空中飞行或至少接近太空的飞行器在指定空投区域释放有效载荷的潜力感兴趣。

与此同时，这个概念的潜在缺陷也同样清楚，自从1950年代太空竞赛开始以来，人们已在不同程度上探讨过这个概念。关于使用可重复使用的航天器将货物(更不用说人员)运送到前方地点的基本操作可行性，还有许多尚未解决的问题，更不用说试图让这些航天器在任何严峻的环境下准备好返回。最重要的是，目前还不清楚这种作战的一般概念可能是如何生存的，考虑到潜在的困难，可能涉及隐藏这些类型的发射和在着陆过程中屏蔽噪声飞行器免受敌人攻击。从前方发射将需要一个装满燃料的火箭助推器，这也只能使它成为一个非常吸引人的目标。

美国空军表示，火箭货运计划将探索“从不同寻常的地点快速发射能力、潜在着陆表面的特征、快速改善这些表面的方法以及对手的可探测性”。该部门如何寻求解决这些问题还有待观察。

除了这些技术考虑之外，还有潜在的成本问题。SpaceX在其网站上表示，一次使用可重复使用的猎鹰9号火箭的发射成本约为6200万美元，而使用更大的猎鹰重型火箭的发射成本约为9000万美元。当然，这些价格取决于各种因素，包括将物体送入轨道而不是沿亚轨道路线移动的需要以及基于有效载荷的重量，明显大于美国空军宣布的火箭货运100吨的目标。去年，SpaceX表示，猎鹰9号的平均发射成本接近2800万美元。该公司首席执行官埃隆·马斯克也表示，他希望未来发射星际飞船的成本能低至200万美元。

无论如何，火箭货运成本都不会低于把一架C-17送到世界上任何地方的成本。此前估计，用其中一架飞机完成这项工作将花费约54万美元。根据SpaceX的数据，这只是埃隆·马斯克(Elon Musk)发射星际飞船成本目标的四分之一多一点，比猎鹰9号(Falcon 9)发射的平均价格低了很多。“全球霸王III”还拥有在非常恶劣的地点着陆、加油和起飞的良好能力。

当然，速度是最主要的区别，这架C-17飞行大约需要18个小时。与此同时，除非围绕火箭货运概念的潜在操作和其他实际问题能够得到解决，否则空军可能无法充分发挥其潜力，无法在一小时或更短时间内到达任何地点。当然，也可能有一些利基任务，例如快速加强海外设施，美国大使馆受到攻击，例如，从心理战的角度来看，一个类似航天器的戏剧性着陆可能实际上是有益的，这仍然是很有价值的能力。然而，尚不清楚这是否会证明开发和部署这种能力的成本是合理的。

这不是美国军方第一次探索这种概念，但未能将其转化为实际能力。五角大楼国家安全空间办公室和美国海军陆战队在2000年代进行的小型单位空间运输和插入(SUSTAIN)是最近的一项努力之一，据称到下一个十年结束时是“可行的”。显然事实并非如此。