美空軍強力推進火箭快遞研發 100噸有效載荷一小時內可全球到達

2022年07月12日06:00:14 熱門 1545

美國空軍近日公布了有關其雄心勃勃的計劃的新細節，該計劃備受質疑，該計劃旨在開發一種能夠發送重量達100噸的有效載荷的能力，其中包括貨物和可能的人員。相當於一架c - 17運輸機的最大負載，在一小時內通過太空發射火箭或其衍生物到達世界任何地方。該計劃現在希望在明年的一個真正的端到端測試中演示這個概念的基本可行性。

這些信息都包含在空軍2022財政年度的擬議預算中，其中包括為該項目申請近4800萬美元的額外資金。這比該項目在當前財政周期獲得的資金幾乎增加了5倍。

空軍試圖利用目前數十億美元的商業投資來開發有史以來最大的火箭，並具有充分的可重複使用來開發和測試利用商業火箭在不到一小時內將貨物送到地球上任何地方的能力。部門的預算文件解釋了火箭貨運計劃的主要目標。空軍並沒有投資於商業火箭的開發，而是投資於科學和技術，以滿足國防部後勤需求，並將商業能力擴展到國防部獨特的任務。

這與美國軍方官員過去對這一概念的描述大致相符。2020年10月，美國陸軍上將、美國運輸司令部(TRANSCOM)司令斯蒂芬·萊昂斯(Stephen Lyons)談到了“在不到一個小時內將相當於一架C-17運輸機的有效載荷轉移到全球任何地方”的可能性。美國空軍關於C-17“全球霸王III”運輸機的官方資料說，它的最大有效載荷能力約為82噸。

美國空軍最新的預算提案談到了使用傳統的和非傳統的合同機制，如合作研究和開發協議(CRADA)，來支持火箭貨運工作。去年，美國空軍似乎已經正式啟動了火箭貨運計劃，將其作為自己獨特的項目，而不是任何更廣泛的高級研發計劃。該項目收到了超過970萬美元的項目資金，空軍也將其描述為2021財政年度預算中的“主要推動力”。

在2022財政年度的預算要求中，美國軍事運輸司令部(TRANSCOM)具有戰略空運任務，是美國空軍確定的有潛力利用火箭貨運能力的兩個司令部之一。另一個是空軍特種作戰司令部(AFSOC)，根據預算要求，該司令部允許特種作戰部隊“以較低的成本執行當前的快速反應任務，並滿足一個小時的響應要求”。

美國空軍表示，“利用建模、仿真和分析對火箭貨運的概念、軌道和設計考慮進行操作分析，並驗證軍事用途、性能和操作成本”是其2021財年計劃的一部分，該財年將於9月30日結束。該部門還打算“從正在進行的商業大規模、儀器化、可重複使用的發射活動中收集操作數據。”

該部門2022財政年度的計劃更加雄心勃勃，包括完成“最初的AFRL(空軍研究實驗室)風洞測試，以評估空投能力所需的新軌跡，以及高速分離物理“和完成”負載主概念的行業延伸，包括新穎的集裝箱設計，裝載/卸載概念，以及測試空軍貨物與火箭發射和空間環境的兼容性。除此之外，空軍實際上想要“測試並演示初始單向運輸能力到一個嚴峻的地點”，並“執行早期的端到端測試，以充分識別技術挑戰。”

從我們已經看到的情況來看，美國空軍一直在研究火箭貨運的一個操作概念，包括將可重複使用的火箭推進的運載工具，如SpaceX的Starship，通過太空或至少在大氣中的極高高度，發送到前進的位置。然後它們將在這些地點着陸，卸下和/或重新裝載，然後送回最初的出發地點。2022年的預算請求提到了“空投能力”，這表明該部門也對在太空中飛行或至少接近太空的飛行器在指定空投區域釋放有效載荷的潛力感興趣。

與此同時，這個概念的潛在缺陷也同樣清楚，自從1950年代太空競賽開始以來，人們已在不同程度上探討過這個概念。關於使用可重複使用的航天器將貨物(更不用說人員)運送到前方地點的基本操作可行性，還有許多尚未解決的問題，更不用說試圖讓這些航天器在任何嚴峻的環境下準備好返回。最重要的是，目前還不清楚這種作戰的一般概念可能是如何生存的，考慮到潛在的困難，可能涉及隱藏這些類型的發射和在着陸過程中屏蔽噪聲飛行器免受敵人攻擊。從前方發射將需要一個裝滿燃料的火箭助推器，這也只能使它成為一個非常吸引人的目標。

美國空軍表示，火箭貨運計劃將探索“從不同尋常的地點快速發射能力、潛在着陸表面的特徵、快速改善這些表面的方法以及對手的可探測性”。該部門如何尋求解決這些問題還有待觀察。

除了這些技術考慮之外，還有潛在的成本問題。SpaceX在其網站上表示，一次使用可重複使用的獵鷹9號火箭的發射成本約為6200萬美元，而使用更大的獵鷹重型火箭的發射成本約為9000萬美元。當然，這些價格取決於各種因素，包括將物體送入軌道而不是沿亞軌道路線移動的需要以及基於有效載荷的重量，明顯大於美國空軍宣布的火箭貨運100噸的目標。去年，SpaceX表示，獵鷹9號的平均發射成本接近2800萬美元。該公司首席執行官埃隆·馬斯克也表示，他希望未來發射星際飛船的成本能低至200萬美元。

無論如何，火箭貨運成本都不會低於把一架C-17送到世界上任何地方的成本。此前估計，用其中一架飛機完成這項工作將花費約54萬美元。根據SpaceX的數據，這只是埃隆·馬斯克(Elon Musk)發射星際飛船成本目標的四分之一多一點，比獵鷹9號(Falcon 9)發射的平均價格低了很多。“全球霸王III”還擁有在非常惡劣的地點着陸、加油和起飛的良好能力。

當然，速度是最主要的區別，這架C-17飛行大約需要18個小時。與此同時，除非圍繞火箭貨運概念的潛在操作和其他實際問題能夠得到解決，否則空軍可能無法充分發揮其潛力，無法在一小時或更短時間內到達任何地點。當然，也可能有一些利基任務，例如快速加強海外設施，美國大使館受到攻擊，例如，從心理戰的角度來看，一個類似航天器的戲劇性着陸可能實際上是有益的，這仍然是很有價值的能力。然而，尚不清楚這是否會證明開發和部署這種能力的成本是合理的。

這不是美國軍方第一次探索這種概念，但未能將其轉化為實際能力。五角大樓國家安全空間辦公室和美國海軍陸戰隊在2000年代進行的小型單位空間運輸和插入(SUSTAIN)是最近的一項努力之一，據稱到下一個十年結束時是“可行的”。顯然事實並非如此。