據(jù)《科技日報(bào)》日前報(bào)道，美國商業(yè)航天公司Gravitics宣布其已被美國太空軍選中設(shè)計(jì)和演示一種“軌道運(yùn)載機(jī)”，項(xiàng)目投資高達(dá)6000萬美元。

“軌道運(yùn)載機(jī)”就像航空母艦搭載戰(zhàn)機(jī)在大洋中游弋，得到命令時起飛戰(zhàn)機(jī)去作戰(zhàn)，軌道運(yùn)載機(jī)則搭載著衛(wèi)星在太空中圍著地球繞行，必要時釋放衛(wèi)星執(zhí)行各種任務(wù)。

太空中的“預(yù)制艦”

筆者認(rèn)為，軌道運(yùn)載機(jī)其實(shí)更像是一種“太空裝備預(yù)制艦”。裝備預(yù)制艦是美國軍事海運(yùn)司令部的重要組成部分，通過在全球關(guān)鍵區(qū)域預(yù)先部署作戰(zhàn)物資，包括彈藥、食品、飲用水、油料及戰(zhàn)斗裝備等，以減少對海外基地的依賴，加快后勤保障的快速反應(yīng)能力。而軌道運(yùn)載機(jī)的核心設(shè)計(jì)理念，是將傳統(tǒng)運(yùn)載火箭的 “一次性發(fā)射”升級為“軌道預(yù)置+按需釋放”的模式。Gravitics發(fā)布的示意圖顯示，軌道運(yùn)載機(jī)的主體結(jié)構(gòu)類似圓柱形空間站，內(nèi)部可容納多顆折疊太陽能板的衛(wèi)星，通過自主推進(jìn)系統(tǒng)在近地軌道長期駐留。

Gravitics公司公布的“太空航母”概念圖。

有消息稱，軌道運(yùn)載機(jī)在太空中具備多維度機(jī)動能力，通過高精度推進(jìn)器組合，它可實(shí)現(xiàn)軌道高度調(diào)整、姿態(tài)控制甚至規(guī)避碎片碰撞。同時，為保障衛(wèi)星長期儲存，艙體采用多層隔熱材料與主動溫控系統(tǒng)，在極端溫差（-180℃至 120℃）下維持設(shè)備性能。此外，特殊設(shè)計(jì)的輻射屏蔽層可抵御太空粒子流，延長衛(wèi)星的壽命。

這種設(shè)計(jì)突破了傳統(tǒng)火箭“發(fā)射即消耗”的局限，將衛(wèi)星部署從 “地面準(zhǔn)備—發(fā)射入軌”的鏈?zhǔn)搅鞒蹋D(zhuǎn)變?yōu)椤败壍来磿r釋放”的并行模式，這對于提升快速響應(yīng)空間能力意義重大。

Gravitics首席執(zhí)行官柯林·道恩表示，“軌道運(yùn)載機(jī)改變了游戲規(guī)則，可充當(dāng)太空中的預(yù)置發(fā)射臺。它繞過了傳統(tǒng)的發(fā)射限制，使航天器操作員能根據(jù)需要快速選擇部署軌道”。

“空間響應(yīng)能力”的大變革

當(dāng)今隨著航天技術(shù)的發(fā)展，外層空間利用已逐漸成為各國關(guān)注和發(fā)展的大方向，外空所涉及的國家安全、經(jīng)濟(jì)等利益與日俱增，但隨之而來的就是航天器受到的威脅也越來越大。一方面由于各種航天活動頻繁，導(dǎo)致目前近地空間漂浮著多達(dá)70萬件太空垃圾碎片，這些碎片是其他航天器軌道上的“攔路虎”。另一方面隨著相關(guān)國家太空軍事化步伐的加快，未來在太空爆發(fā)軍事沖突的可能性大大增加，而衛(wèi)星在各國軍事體系中的地位可謂舉足輕重，因此在未來軍事沖突中圍繞軍用衛(wèi)星等航天系統(tǒng)展開的攻防對抗將很難避免。

針對以上問題，“快速響應(yīng)空間能力”概念應(yīng)運(yùn)而生?？焖夙憫?yīng)空間能力指的是在己方太空能力受損，或由于突發(fā)事件（如發(fā)生特大自然災(zāi)害）急需太空能力時，在短時間內(nèi)發(fā)射備用衛(wèi)星補(bǔ)網(wǎng)或強(qiáng)網(wǎng)的能力。傳統(tǒng)航天發(fā)射準(zhǔn)備時間往往需要數(shù)月，而快速響應(yīng)空間能力的關(guān)鍵就是突出一個“快”字。

2023年9月15日，螢火蟲太空運(yùn)輸服務(wù)公司的“阿爾法”火箭從加利福尼亞州范登堡基地起飛，成功完成了美國太空部隊(duì)的一次快速響應(yīng)發(fā)射任務(wù)。

美國在相關(guān)領(lǐng)域早已投入了大量的精力。美國空軍最早提出“太空快速響應(yīng)”（ORS）的概念，重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)在接到需求命令后，全部的開發(fā)工作可在6至9個月內(nèi)完成；從提出作戰(zhàn)需求到航天器部署完畢，只需要幾天或者幾周時間。在衛(wèi)星方面，美國國防部在2002年就已經(jīng)開始了相關(guān)的研究，2003年美國國防部轉(zhuǎn)型辦公室正式提出了“戰(zhàn)術(shù)衛(wèi)星”的相關(guān)概念，意圖構(gòu)建低成本而且具備快速反應(yīng)能力的空間平臺來負(fù)責(zé)在戰(zhàn)場當(dāng)中的快速偵察。而在發(fā)射能力方面，美國的長遠(yuǎn)目標(biāo)是擁有快速響應(yīng)的可重復(fù)使用運(yùn)載器，目前的技術(shù)解決方案主要有3種，包括空射型運(yùn)載火箭、基于洲際彈道導(dǎo)彈設(shè)計(jì)思想的陸基火箭以及可重復(fù)使用運(yùn)載器。

資料顯示，目前美軍將快速發(fā)射系統(tǒng)按照響應(yīng)級別劃分為0～4級。其中0級是指系統(tǒng)在發(fā)射臺、就位的船只或飛機(jī)上準(zhǔn)備完畢，加注完好，準(zhǔn)備按指令發(fā)射，且所有軌道計(jì)算都已完成，并裝入地面和箭上計(jì)算機(jī)。1級是指系統(tǒng)集成完整，保持在發(fā)射臺或船上，尚未加注推進(jìn)劑，這種狀態(tài)實(shí)際上可以無限期保持。2級是指系統(tǒng)處于貯存狀態(tài)，有效載荷和運(yùn)載器尚未集成，有效載荷已組裝好、包封在運(yùn)載火箭整流罩內(nèi)，并可以向上加載某些軟件，人員處于警戒狀態(tài)(2級) ，或不處于警戒狀態(tài)(2a級)。3級是指航天器大部分組裝完成，一個或多個即插即用的組件也已造好，但未組合成一體。4級是指航天器 (快速響應(yīng)航天器) 和有效載荷兩者的即插即用組件都已造好，并準(zhǔn)備按照新確定的飛行任務(wù)要求進(jìn)行組裝和測試。

軌道運(yùn)載機(jī)的出現(xiàn)無疑為“快速響應(yīng)空間能力”的發(fā)展提供了一條新思路，也標(biāo)志著太空軍事博弈或?qū)⑦M(jìn)入“軌道預(yù)置時代”。相比之前需要時從地面緊急發(fā)射補(bǔ)充的模式，軌道運(yùn)載機(jī)可預(yù)先搭載衛(wèi)星在目標(biāo)軌道附近待命，一旦出現(xiàn)緊急需求（如敵方摧毀關(guān)鍵衛(wèi)星），數(shù)小時內(nèi)即可釋放載荷并完成部署。這種能力對軍事行動意義重大，例如在沖突爆發(fā)時，軌道運(yùn)載機(jī)可迅速補(bǔ)充偵察、通信衛(wèi)星，重構(gòu)戰(zhàn)場感知網(wǎng)絡(luò)；而在太空攻勢行動中，軌道運(yùn)載機(jī)也可用于釋放干擾裝置或破壞裝置，癱瘓敵方空間系統(tǒng)。未來如果以此為基礎(chǔ)繼續(xù)改進(jìn)，使其具備空間捕獲、維修或燃料加注能力，則可以充當(dāng)太空補(bǔ)給修理船，提高己方航天器的生存能力和工作時間。另外從民用角度考慮，軌道運(yùn)載機(jī)或許可以幫助打開太空經(jīng)濟(jì)的新維度。

以太空物流為例，以往傳統(tǒng)衛(wèi)星發(fā)射需經(jīng)長時間的準(zhǔn)備，而軌道運(yùn)載機(jī)可預(yù)先搭載衛(wèi)星在目標(biāo)軌道待命。這種“太空倉儲”模式將發(fā)射響應(yīng)時間從周級壓縮至小時級，為商業(yè)航天提供了“即時貨架”。在具體應(yīng)用中，通信公司可快速補(bǔ)位失效衛(wèi)星，農(nóng)業(yè)監(jiān)測企業(yè)能動態(tài)部署遙感星座，甚至影視劇組也可臨時發(fā)射專用拍攝衛(wèi)星。

未來如果軌道運(yùn)載機(jī)具備了修理整備功能，同樣可以用于民用衛(wèi)星的在軌檢修與功能升級，如更換失效部件，向模塊化接口加裝新型載荷等；而軌道運(yùn)載機(jī)所采用的溫控系統(tǒng)與輻射屏蔽技術(shù)，也為衛(wèi)星提供了理想的在軌養(yǎng)護(hù)環(huán)境，使立足于衛(wèi)星維護(hù)的“太空4S店”成為可能。此外，軌道運(yùn)載機(jī)的多星異軌部署能力可支持“太空擺渡車”模式，通過多次點(diǎn)火將衛(wèi)星精準(zhǔn)投送至不同軌道，效率較傳統(tǒng)“一箭多星”技術(shù)將會有明顯的提升。