据美国NASA太空飞行网站2013年3月12日报道,波音公司发布了一份关于美国空军X-37B重复使用太空飞机的提议。该提议详细描述了通过扩展X-37B能力执行低地球轨道货运和乘员运输任务的潜力。
可重复使用太空飞机在商业乘员运输时代将发挥什么样的作用
让X-37B加入NASA的商业轨道运输服务(COTS)计划和商业乘员开发(CCDev)计划的想法,来源于X-37B项目能够通过“聚焦于有效载荷”实现降低成本和加快技术研发速度。“聚焦于有效载荷”的意思:通过利用X-37B这种成熟的航天器平台及其定义好的平台载荷界面,以及由成熟的任务操作人员使用经过飞行验证的设备支持的地面站,可以大幅降低一次性使用成本。
波音公司还指出:重复使用航天器的几项关键技术已经成功验证,包括气动领域、气动热力学领域、重复使用太阳帆、热防护系统(TPS)以及自主制导、导航和控制(GNC)。
利用X-37B研发小型航天飞机
研发X-37B可用以协助在后航天飞机时代降低近地轨道运输成本,并取代“渐进一次性运载火箭”(EELV)时代。
除了测试下一代TPS系统材料,X-37B还被视为一个平台,能够试验自主脱轨、进入及着陆GNC;具有容错体系结构能自主在轨和进入飞行;具备机电飞行驱动及制动系统;采用锂离子电池,使用寿命长,具有大电流输入输出能力。
此外,X-37B还能测试可重复使用的、可部署可收起的太阳能电池阵列,先进的石墨/双马来酰亚胺(Gr/BMI)复合材料机身,复杂的碳- 碳控制面,先进的高温机翼前缘瓦,高超声速空气动力加热预测方法,以及一体化系统设计用于再次飞行的任务处理。
X-37B第一次任务从2010年4月22日~2010年12月3日,共在轨运行224天。2010年12月3日,在X-37B太空飞机超过10000千米的的再入飞行过程中,通过控制其倾斜角、俯仰角和S转向角,X-37B成功实施了能量、高度、姿态和下降轨迹管理。
调整X-37B设计适应商业航天时代
X-37B航天器在设计上提供了一种很好的方法,进行“演示、改进、验证竞争性技术和运行方案,无需制造独特的演示验证航天器。”
X-37B还提供了宝贵的测试平台,多种竞争性技术可以集成到一个轨道试验飞行器(OTV)上,成为OTV的独立子系统。在飞往国际空间站或在轨卫星的一次性演示验证飞行期间,X-37B可以独立测试这些竞争性技术,而无需对各项独立技术单独试飞。
X-37执行国际空间站任务
航天飞机2011年退役后,从国际空间站运回敏感货物的能力也随之丧失,因为那需要软着陆。X-37B是目前唯一能提供1.5克级别软着陆能力的飞行器。
在跑道着陆后,可以安全快速的将敏感货物从X-37B货舱中取出。根据X-37B目前的尺寸,运往国际空间站的货物可以放置在X-37B有效载荷货舱内部和外部,运回地面的货物则放置在有效载荷货舱内。
根据这项提议,利用X-37B配以附加服务舱,发射进入51.6°倾角的轨道内,与国际空间站交会。抵达国际空间站后,X-37B将自行前往进入国际空间站遥操作系统(SSRMS)对接范围内。接着,国际空间站航天员操作抓取X-37B,将其带往站上某一节点舱的通用对接机构(CBMS)处。
对接过程中,X-37B无需国际空间站给与支持,仅需通用对接机构的连接,所有电源和电力都将来自部署的太阳能电池阵列和飞行器上的电池。
发展载人型X-37B
波音公司认为要将现在X-37B的尺寸增加160~180%,使之具备容纳5~7名航天员的能力。按照这种设计,X-37能容纳5~6航天员,还能容纳一名受伤的航天员(可能需要单架之类的设备)。
航天员座椅席将安置在X-37B内有加压舱的一侧,为发射台攀升与零重力操作留下通道。乘员从X-37B的顶部舱门进入,遇有紧急情况,此出口也用于逃生。载人型X-37B能够完全自主发射、中止、交会、对接、出坞、脱轨、着陆,无需航天员给与任何帮助。 (许红英 陈杰)