本月中旬卡纳维拉尔角空军站使用宇宙神5-501型运载火箭圆满完成编号为“USSF-7”的秘密发射任务，此次任务是美国天军成立以来X-37B的首次发射，同时也是该型航天飞机第六次发射。

X-37B航天飞机第六次发射

X-37B自问世以来就被冠以诸如“空天战斗机”、“轨道战机”等名号，然而这不过是面对未知的一种“恐慌表现”，事实上它仍然是一款不折不扣的航天飞机，同样需要运载火箭发射入轨，与寻常人造卫星入轨方式并无二致。

再入返回过程则与第一代航天飞机完全一样，该机可看作是航天飞机的继承与发展，功能定位是“空间机动飞行器”，充当可重复使用在轨飞行平台、卫星巴士、火箭上面级角色，简而言之就是旨在增强空间快速进入能力，我国快舟一号甲、长征十一号固体火箭也是服务这一目的。

X-37B航天飞机

X-37B采用翼身融合的下单翼加V形尾翼布局，机长8.9米、高2.9米、翼展4.5米，发射质量约5吨，对比上一代航天飞机尺寸重量大为下降，货运功能退化，美国官方将其视为缩比实验机，寄希望通过技术验证获取更大吨位的新一代航天飞机。

比如机身应用基于石墨/双马来酰亚胺材质隔热瓦、碳/碳化硅复合材料等新型隔热材料的综合热防护系统，抗热流烧蚀能力明显优于上一代航天飞机，基于新一代锂离子电池技术配合高效率太阳能电池翼大幅度延长在轨工作时间，从上一代航天飞机在轨时间不足一月延长至将近两年时间，自动返回着陆技术更是首次应用，复杂气象条件下大气层内飞控性能显著提升。

X-37B本质上是一款可重复使用返回式卫星

实现上述性能的更大规模航天飞机可以承担卫星快速补网发射、高超声速货物运输、在轨捕获卫星等作战任务，具有典型的非对称优势。

近年来我国航天技术与装备更新速度也是日新月异，尤其以本月上旬高奏凯歌的新一代载人飞船试验船为代表的一系列尖端装备已经具备与大洋彼岸同台竞技能力，甚至在部分领域呈现出引领赶超态势。

我国目前已经拥有研发X-37B类型航天飞机的技术与实力，同类机型也将于今年实施首次轨道发射任务，这款机型的具体性能我们不得而知，但通过分析相关核心技术的发展动向，也可以管中窥豹。

我国已经具备研发航天飞机的技术条件

凭借技术路线的差异化竞争加上后发优势，完全可以预判国产航天飞机具有超越X-37B的技术实力。

一、托举国产航天飞机升空的发射载具

X-37B通常使用宇宙神5-501运载火箭发射，该型火箭是宇宙神系列中的二级火箭，一级火箭配置一台双燃烧室双喷嘴的RD-180液氧煤油发动机，值得一提的是该型发动机就是能源号火箭助推器RD-170发动机的衍生产品，后者曾用于苏联航天飞机发射，如今它的徒子徒孙又被拿来发射美国航天飞机。

宇宙神5-501火箭一级RD-180发动机

二级火箭则是半人马座上面级，近地轨道运力8.1吨，配置5.4米直径大尺寸整流罩用于包裹翼展4.5米的X-37B航天飞机。

包裹X-37B的大尺寸整流罩

我国长征系列火箭可以满足类似X-37B航天飞机发射需求的产品有不少，就运力而言长征2号F、长征7号、长征5号、长征5号B四款火箭皆可胜任，但从成本考虑长征2号F为最佳选择。

长征2号F运力与宇宙神5-501旗鼓相当，近地轨道运力也是8吨级，只需更换大尺寸整流罩即可，同时长征2号F也是名副其实的金牌火箭，发射至今成功率100%，可以有效降低任务风险系数。

长征2号F运载火箭

二、新型隔热材料问鼎世界巅峰

航天飞机再入大气层速度往往高达二十几马赫，由于复杂的气动布局导致机身不同部位遭遇的热流峰值也有所不同，因此需要对应不同的热流数值加装性能各异的防热材料，机翼前缘与机头部位需要着重进行防热强化设计，例如，机翼前缘再入温度就在1600℃以上。

X-37B航天飞机再入大气层热流分布示意图

由于航天飞机有在轨机动需求，这就要求隔热材料在满足防热需求的同时做得足够轻质，重量越轻就可以有更多动力余量实施轨道机动，或者用于扩大任务载荷装载数量，适应多任务作战需求。

X-37B的防热材料可以说是成也萧何败萧何，美国走的依旧是隔热瓦技术路线，此类材料结构重量过高，是掣肘X-37B增强轨道机动能力的一大弱点，该机轨道周期变更往往以天为单位计算，并不具备短时间内逼近非合作目标的战术变轨能力。

X-37B隔热瓦清晰可见

每个国家军工发展基于不同的应用需求以及各自擅长的技术领域，通常会走上不同的发展路线。譬如航空领域美国早期不具备驾驭鸭式气动布局的技术条件，因此在梯形翼常规布局中越走越远，而我国凭借技术后发优势通过歼-10奠定基础，发展出了歼-20这种能够兼顾超音速巡航与亚音速飞行的小展弦比高升力体鸭式气动布局，在战斗机气动设计领域进入世界前列位置。

鉴于隔热瓦材料的性能弊端，我国隔热材料也选择了完全迥异于大洋彼岸的技术路线。国产新一代隔热材料集大成者就是本月上旬发射的新一代载人飞船试验船，该飞船是载人登月工程先导任务，旨在掌握基于新型隔热材料设计的第二宇宙速度再入防热技术。

抵御第二宇宙速度热流烧蚀的新飞船返回舱

国产新飞船应用的是轻质碳基微烧蚀材料，可以轻松抵御3000℃以上的热流烧蚀，更重要的是此种材料做到了真正的“轻质”，材料壁板厚度在2至3毫米，综合技术性能领先于美国同等级隔热瓦材料。

新飞船总师张柏楠对此在央视感慨道，这种材料是咱们完全自主研制的，而且它的性能非常好，耐烧蚀、隔热性、结构整体性非常好，这个材料的成功使用就使得我们的防热材料在世界上应该说可以是领先的，我们防热材料的设计应该已经超过了美国。

防热材料设计超过美国

航天飞机只需抵御1500℃至1700℃热流，远低于第二宇宙速度再入返回的新一代载人飞船防热需求，除了防热，碳基微烧蚀材料的“轻质”与“良好的结构整体性”两大优势更是航天飞机的福音。

航天飞机气动面要比载人飞船复杂得多，基于上述两大优势我国航天飞机有望统一机身隔热材料布局，不再需要像X-37B那样布置多种型号的防热材料，维护便利性也大大提高，进一步具备弯道超车条件。我们可以一步到位做出具有实战价值的航天飞机，而不是X-37B类型的验证机。

三、轨道机动能力建设

本月上旬成功发射的新一代载人飞船首次应用了自主轨道控制技术，在由近地轨道变轨至7900公里高轨轨道过程中实施了7次自动变轨，变轨过程中不再需要地面发送遥测数据，飞船GNC分系统可以自主进行实时定轨与导航，实时掌握飞船当前的位置和速度，轨道控制的全过程不需要地面指令的协助和干预，国产航天飞机自然也可以移植同款技术。

新飞船自主变轨

支持航天飞机变轨的大推力轨道控制发动机要具备多次点火能力，我国2016年首次发射的长征五号遥一火箭应用的远征二号上面级就配置有具备20次点火能力的YF-50D轨道控制发动机。

远征系列上面级

与此同时本月上旬发射的新一代载人飞船返回舱还应用了世界最大推力的HAN基无毒姿态控制发动机，X-37B则使用的是双组元偏二甲肼类有毒燃料姿控发动机，前者拥有更为安全可靠的运行优势，后者故障风险更高，而且基于新飞船成功的首飞经验，后续我国空间动力有望统一为HAN基无毒发动机，这是具有跨代领先优势的空间动力系统。

全球最大推力HAN基发动机

如此一来，航天飞机轨道控制与姿态控制动力系统不仅不存在任何难题，甚至以上述两类动力系统为基础可以建立领先优势。

四、新一代再入返回技术的掌握

航天飞机返回需要经过热流烧蚀、黑障、气动减速等一系列环节之后精确对准机场跑道，进而实现水平着陆，因此对再入返回精度要求极高。

同样还是本月上旬成功发射的新一代载人飞船用实际行动演示我国在该领域的最新造诣，返回舱相较于带翼航天飞机的大气层内飞控条件要差得多，即便如此新飞船返回舱最终仍然打出了10.8环的高精度落点成绩。

新飞船打出10.8环高精度落点成绩

航天器再入返回受制于再入角度偏差、导航系统误差、瞬息万变的大气密度、气动动力学的复杂性，返回落点往往很难控制，新飞船返回舱之所以能够打出10.8环的高精度落点成绩是因为应用了两项具有世界领先水平的控制技术。

分别是航天科技502所研发的用于辨别各种误差和不确定性的“GNC自适应技术”与用于调整后续飞行轨迹的“全数字全系数自适应预测校正制导技术”，从入轨伊始到最终落地都有一套高度智能化的飞控系统干预，进而实现高精度落点返回，这两套控制系统同样可以用于航天飞机。

国产新飞船舱外视角

大洋彼岸众多专家学者曾不止一次地指出，他们不担心DF-41、JL-2此类洲际武器，因为这属于传统能力建设，你有我有大家都有，他们最担心的就是DF-26、DF-21D类型的高超音速滑翔导弹，因为这是一种他们至今尚未掌握的跨代技术能力，此类武器的核心技术就是新一代大气层再入技术。

近年来，我国又进一步巩固了这一技术优势，发展出了DF-17、星空-2号为代表的乘波体构型飞行器，而乘波体构型表现出来的大气层内飞控优势正是航天飞机梦寐以求的技术能力。

DF-17

大洋彼岸站在第一代航天飞机功劳簿上自然有很多传统技术优势可以继承，但这种坐吃山空的模式并不能赢得未来，而我们站在乘波体构型的高起点上则可以拥抱未来。

去年10月1日亮相的无侦-8高超音速无人机则补上了航天飞机天地往返技术的最后一课，其高空高速返场自主着陆能力正是航天飞机回程的最后一环，而前者已经多次投入实际任务运用。

无侦-8临近空间火箭动力无人机

通过梳理上述能力建设不难发现我们已经具备研制航天飞机的所有核心技术，接下来只需将期待交给时间，要不了多久太平洋两岸带翼航天器比翼齐飞的场景就会在地球之外上演。

近些年不少人纳闷为什么我们可以给世界制造一个又一个的震撼，因为这是重塑世界再造山河的客观需要，而当震撼不再是震撼，当震撼成为一种常态，这才是我们想要的新天地。

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