“神龙”出云:美学者评价中国空天飞行器计划
2008年01月04日 08:38东方网
美国部分保守派学者一直将希望和平发展的中国视为战略竞争对手,在2007年1月中国外层空间试验之后,他们对中国的太空计划给予了更多的关注。2007年12月11日,一种神秘飞行器的图片被上传到国内几家军事网站,该飞行器由轰-6挂载,其表面涂有五星红旗标志和“神龍”(神龙)字样,这意味着它可能是一个与“神舟”载人飞船、“神威”高性能计算机、“神光”高能激光等处于一个级别的国家级科学工程。
在“神龙”曝光后不久,12月17日,著名的中国问题专家费学礼(Rid Fisher)就在IASC网站上发表题为《“神龙”空天飞机提升中国军事航天潜力》(Shenlong Space Plane Advances Chinas Military Space Potential)文章,按照“中国威胁论”的固有思路对这种神秘飞行器发表评论。他认为,虽然中国官方没有披露这个项目的相关信息,不过根据这张图片以及其他来自中国的信息,可以认为“神龙”属于中国空间发射飞行器计划,但只用于测试可重复使用无人或载人空天飞机或其他跨大气层飞行器技术。
虽然无人或者载人空天飞机可以执行一系列科学和商业任务,不过费学礼仍然强调解放军也对这类航天器用于执行军事任务寄予希望。他认为中国军事文献早已建议解放军寻求对外层空间的控制,而2007年1月11日的太空试验则表明解放军现在已经拥有了美军所不具备的初步太空作战能力。
神龙初始细节
由于缺少来自官方的资料,费学礼只能通过对图片和网友发帖来获取“神龙”的相关信息。原作者首先对“神龙”的外形以及挂载方式加以分析,他指出在2006年11月,中国曾披露了一种不可重复使用的太空运载火箭(SLV),它的构造与美国轨道科学“飞马座”火箭非常相似,而新曝光的“神龙”拥有从太空再入地球大气层所必需的黑色隔热层,这种设计表明该飞行器将可以被重复使用。除此之外,12月11日所曝光的图片显示,新飞行器似乎并没有安装用于保持稳定的垂直稳定翼或者翼端稳定器,但上随后出现在中国互联网上的一张电脑合成的图片显示,轰六将用一种类似于“吊秋千”的奇特方式挂载了装有垂直稳定翼的“神龙”。原文作者认为,12月11日的图片中的安装垂直稳定翼的飞行器可能是为了测试其与轰炸机的空气动力兼容性,而不是用于向太空发射的版本。
2007年12月11日,一种神秘飞行器的图片被上传到国内几家军事网站:一架未经证实的中国空天飞机模型,由中国空军的轰-6轰炸机挂载正准备起飞:先由轰炸机驮至高空,然后从飞机上分离执行任务。
信息渠道的缺乏使得作者不得不以网络论坛作为最主要的消息来源。在照片出现在互联网上24小时之内,更多的细节出现在中国的军事网站上。原作者显然对每一个有价值的帖子都加以了研究评估,他引用了一些发贴者的留言,指“神龙”得到了863计划的资金支持。原作者声称中国在1986年开始实施863计划,推动双重用途技术的研究以此促进中国军事的现代化,而“神龙”属于国家863-706项目,因此有可能是解放军优先的项目。一些发贴者披露到成都飞机设计研究所(611所)参与了“神龙”的设计和测试工作,还有发帖者提供了2007年10月中旬发布的一篇与611所用于“神龙”测试的数字控制中心有关的文章。费学礼引用了另一位专家马克·韦德的言论表示,20世纪80年代法国正在发展“赫尔墨斯”空天飞机,在当时611所就有可能已经通过与法国的合作项目对空天飞机获得了一定认识。
原作者对中国高等院校如何参与国防研究也很感兴趣。他认为“神龙”计划提供了一个不太常见的例子,可以用来说明中国的技术类院校如何支持由国家和军队拨款的计划。他引用了从论坛上获得的信息,列举了三所院校作为例证,其中南京航空航天大学(NUAA)可能参与了该飞行器的早期数码电脑辅助设计(CAD),其所采用的软件可能是中国军工行业普遍使用的法国达索CATIA设计软件的一个版本,除此之外,南京航天航空大学的研究人员可能也负责控制计算机和再入控制系统的设计。同样广泛参与863计划研究的西北大学据说则参与了863-706项目INS/GPS(惯性导航系统/全球定位系统)控制系统的设计。而作为受到解放军资助的军事技术研究的重要中心,哈尔滨工业大学有可能帮助设计了“神龙”的复合材料结构。
费学礼对“神龙”项目的进展也加以了分析。虽然论坛上的讨论非常热烈,但是这些讨论并没有清楚表明神龙项目的状态。在综合了相关信息之后,原作者认为,大部分设计工作可能发生在2000年至2004年。他引用了一个无法证实的网络来源的消息,指这张12月11日才曝光的图片可能拍摄于2005年年底。原作者认为611所测试设施的存在表明可能已经进行过某种程度的飞行试验。2007年初的一份法国出版物指出,西方情报机构对于一种神秘的超级冲压发动机验证机的首次飞行测试很感兴趣。这次测试发生在2006年年底,飞行器最终降落在印度洋上。原作者认为,中国正在推动吸气式高超音速飞行器的发展,但这次试验也有可能就是“神龙”的一次测试飞行。
中央电视台军事节目披露的轰-6投掷空天飞行器图像
对于“神龙”的性能,这些网站同样也未能提供具体细节。原作者认为,即使从据传装备了俄制D-30K涡扇发动机,能提供更大发射高度的新型轰-6k轰炸机上发射,“神龙”似乎并不足够大,难以在低地球轨道(LEO)持续飞行,因此它可能只能够在中国领土上空进行短时间的低地球轨道飞行,而这符合完成技术测试和验证的要求。原作者称“神龙”也有可能对中国发展高超音速飞机有所帮助,他认为已曝光的照片并不能表明“神龙”还可携带不包括发动机、液体燃料和制导系统在内的其它有效载荷,这也就意味着它与美国以及其它设计用来测试新技术的无人空天飞机类似,这些方案中包括美国轨道科学的X-34,波音公司的X-37和日本的希望-X。不过,原作者认为,一个更大的版本可能将会能够携带有效载荷,并能够进行持续低地球轨道飞行。
中国对于空天飞机的兴趣
原文作者认为,中国对于空天飞机的兴趣真正开始于钱学森先生的回国。钱学森是加州理工学院喷气推进中心的共同创办人,他对美国早期的火箭项目作出了巨大贡献。1950年7月,因怀疑其为中国从事间谍工作,美国政府取消了钱学森参加机密研究的资格,并将其软禁起来。1955年,钱学森回到中国,之后他长期担任火箭导弹和航天器研制的技术领导职务,对中国火箭导弹和航天事业和发展作出了重大贡献。“神龙”曝光的日期恰好是钱学森先生的九十六岁生日,原作者猜测选择在这一天发布相关照片可能是作为对钱学森先生为中国导弹力量、导弹防御和反卫星项目以及载人和无人航天能力所作巨大贡献的非官方的致敬。钱学森在1949年所提出的空天飞机的概念为美国空军上个世纪六十年代早期提出的Dynasoar军用空天飞机奠定了基础,而后者最终导致了航天飞机的出现。在上个世纪70年代钱学森还提出了一个与Dynasoar类似的空天飞机概念。而航天专家马克·韦德则指出在1988年中国的设计师们就曾提出空天飞机的概念。现在的上海航天技术研究院、中国运载火箭技术研究院以及沈阳飞机设计研究所(601所)在当时提出了三个不同的空天飞机的概念,但是发展这些技术都超出了当时中国的能力。不过,费学礼认为,如果当时这些提议得到应用的话,在这个十年就有可能进行空天飞机的飞行。
至今中国航天系统也仍有研制航天飞机的设想,这是中国中央电视台披露的想象动画
不过原作者认为中国显然已经恢复研制空天飞机。在2006年10月,中国运载火箭技术研究院(CALT)透露,中国正在研制一种有翼航天飞机,预计在2020年研制成功。概念图显示,该空天飞机大小约为美国和俄罗斯的航天飞机的三分之二。不过中国空天飞机并未采用常见的外挂燃料贮箱的设计,而是采用一个由三部分组成的单独的液体燃料助推器。
费学礼认为中国力图研制无人空天飞机的雄心由来已久,他曾在1996年珠海航展的一本宣传册上看到过一个外形与“神龙”类似的风洞试验模型,他据此认为863-706项目的研制在20世纪90年代初可能就已开始。2006年的一条新闻报道指中国可能在发展可回收空天飞机或者可重复使用天地往返运输系统,原作者认为“神龙”可能就是天地往返运输系统一个概念。而今年12月12日香港《文汇报》报道了航天专家庄逢甘院士的评论,指中国一直在进行空天飞行器的研发,但目前并未明确出台时间表。但同样的报道还指出,航空业的报告指出试飞将会在第11个五年计划或者也有可能在今后3年内进行。
除了“神龙”之外,费学礼还对一种形似“赫尔墨斯”的中国空天飞机模型很感兴趣。原作者称在1996年珠海航展上曾有一本宣传册描绘了一个风洞测试模型,在那时看上去是一个另一种未知的不明空天飞机。它的主要特点是在翼端上安装有小型垂直稳定翼,外形类似于法国20世纪80年代早期未能实现的“赫尔墨斯”空天飞机概念。但是,费学礼引用马克·韦德的观点,指出611所通过80年代与法国的合作对空天飞机已经有了认识,如此就可以解释它们之间相似性。在1996年的那张图片之后,就没有更多关于这个风洞模型的信息的披露。直到2007年12月16日,一张出现在网络上的图片显示“神龙”的模型与中国的“赫尔墨斯”空天飞机模型被摆放在一起做展示,费学礼认为,这意味着这个空天飞机的概念依然活跃。
中国第一代可重复使用航天运载器外形首度曝光。国际军事界公认,未来高性能战斗机将具有航天功能,这将是第六代战斗机所要实现的革命性跨越。如果作为太空武器、反战略导弹的平台,空天飞机的长处是既可像其他太空拦截武器一样,在外层太空待命,又具有部署和攻击的更大自主性和灵活性。如果能作为对空、对地作战平台,空天飞机的作用则更不可小视:用空天飞机仰射或平射击毁其他航天器,优势显然比从地面或同温层以下空中发射导弹要明显,也比从固定在轨平台发射动能或定向能武器更具技术简便性;而用空天飞机潜入大气层攻击地面目标,显然也要比普通飞机突然和隐蔽。而且空天飞机在轨飞行时是不需要消耗燃料的,做变轨飞行和姿态调整时也只需消耗很少的燃料,如果生命维持系统跟得上,它可以用做较长时间的空中战斗值班,这也是普通飞机望尘莫及。(香港文汇报图)
无人空间平台的军事潜力
接着,费学礼沿着“中国威胁论”的固定思路开始臆测“神龙”的发展前景。他认为,“神龙”可以用于技术的验证,也可以作为发展一系列军用或者民用无人和载人航天器的基础。作者坚称,有足够的中国文献和叙述表明中国的空天飞机正被发展用于在太空中执行军事任务,攻击地球上的目标。
费学礼首先引用了另一著名的“中国威胁论”制造者拉里·沃策尔(Larry Wortzel)的言论,在其最近一篇关于解放军太空战能力的著作中,沃策尔声称中国在开发一系列潜在的太空武器,这其中就包括能在外太空和大气层之间自由穿梭和飞行的空天飞机。
随后,费学礼又从五年前的一份旧报纸上为自己的观点寻找佐证。2002年5月,庄逢甘院士在接受《北京青年报》采访时披露了中国空天飞机计划的新信息。在这次采访中,庄院士指出空天飞机“当然和军事是有关的”,研制的目标就是“要把它做成全世界最好的空天作战的武器平台,如果能军民两用更好”。他还指出空天飞机应该能在外太空和大气层之间自由起落和飞行,航天飞机并不能满足中国的需要。庄逢甘院士还提到研制空天飞机所要攻克的六项关键技术,其中包括高超声速技术,高机动飞行技术,长距离空天飞行技术,高隐形技术,兼具超轻质量、高强韧、耐热和抗冲击性能的空天器结构技术,精准打击及可靠性技术,费学礼暗示高隐形技术和精确打击技术显然与军事有着直接关系。
除了新闻报道之外,原文作者还从中国研究人员发表的学术论文中寻求更多证据。2005年9月《战术导弹控制技术》杂志上一篇名为《天基对地攻击武器的一种混合再入制导方法研究》的文章吸引了作者的注意。这篇由北京航空航天大学精确制导技术研究中心三名研究人员完成的文章表明中国可能已经开始发展在太空攻击地球目标的能力。三名作者认为,天基对地攻击武器系统的最大优势在于高速和短再入时间,对于敌人而言拦截这样的武器非常困难。虽然这篇文章并没有指出中国的空天飞机或者航天飞机是潜在的空基对地攻击武器系统,但是费学礼还是强调中国可能将其无人或载人空天飞机作此用途。
国外航天专业杂志设想的几种中国空天飞行器方案想象图,有空天飞机方案(左1、2),也有基于长征-5号重型运载火箭的准空天飞机方案(左3、4),图中最右的是作为对比的长征-2F火箭和神舟飞船。空天飞机技术难度比航天飞机更大,主要是三种动力装置的组合和切换,高强度、耐高温的材料(大气层内高速飞行时,其头锥温度可达2760℃、机翼前缘达1930℃、机身下也可达1260℃)和具有人工智能的控制系统等。这些都需要进行大量的研究和技术攻关。
本文作者认为诸如此类的太空轰炸机的概念并不新鲜。二次世界大战期间,德国的尤金·阿尔伯特·桑格博士(Dr. Eugene Albert Sanger)就曾提出发展一种100吨级火箭动力轰炸机来攻击美国本土。在美国国内,也同样存在关于对太空进行更多军事利用的争论。1999年,国会建立了由唐纳德·拉姆斯菲尔德领导的美国国家太空安全管理和组织评估委员会。该委员会在2001年2月的一份报告中强调天基作战能力对于美国的切身利益异常重要。当拉姆斯菲尔德开始担任美国国防部长之后,他试图推进亚轨道高超音速轰炸机的研制,以此将美国打击全球任一目标的反应时间减少到几小时,但是遭到了国会的反对。在“9·11”事件后,美国的优先目标发生了变化,拉姆斯菲尔德要发展高超音速或者太空战平台的愿望没有实现,作为补偿,国防部还提议装备不安装核弹头的洲际弹道导弹,不过这同样也未能获得国会的允许。但是随着中国2007年成功的反卫星试验,布什政府已经要求额外拨款来保护美国的太空设备,并且投入新的经费用于高超音速攻击机的研制。
美国追赶中国?
费学礼认为中国在无人跨大气层飞行器的发展上可能已经取得了重大进展,虽然此类飞行器具有明显的商业和科学应用前景,但是他坚称中国发展空天飞机的背后主要是出于军事用途的考虑。费学礼认为,中国的火箭动力空天飞机项目可能是对美国和印度发展高超音速运输机和轰炸机所作出的反应,但是空天飞机也有可能成为太空战平台的基础,这个平台既可以被用于攻击地球上的目标,也可以用来实施太空作战任务,此外,中国还正在积极推动吸气式高超声速推进技术的研究,可提供另一种途径来发展高速远程纵深打击武器。
原作者认为,“神龙”的出现以及之前的多次反卫星武器测试表明中国正在建立一个强有力的军事太空作战能力。“神龙”还表明中国有意在今后10年开发一种隐形“太空轰炸机”。原作者认为,在20世纪80年代决定不部署反卫星拦截器的美国在今天缺乏防御中国反卫星武器的能力,不能用相应的太空战斗系统对中国进行遏制,因此,美国必须继续目前的空间计划,以保护美国的军事和民用太空设备。此外,美国必须具备能遏制中国在太空或从太空进行军事攻击的能力,而这就需要重新考虑在2010年将航天飞机舰队退役的决定。费学礼认为,现在有必要考虑保留一到两架航天飞机并为之发展防御和进攻性载荷,直到更为廉价、甚至可能更小的无人或者有人空天飞机得到发展,这一新型的多用途空天飞机可能会基于一种已有的空射火箭动力试验空天飞机或者基于有能力进出太空的高超音速平台。作者最后甚至夸张地声称,尽管美国拥有世界领先的技术,但华盛顿的政治和反恐战争可能将美国置于必须追赶中国的位置上。
对于这种论调,中国政府早就多次明确的表态了自己的态度。2007年3月16日在回答美联社记者提问时,国务院总理温家宝强调中国主张和平利用太空,反对在太空搞军备竞赛,不会改变和平利用太空的立场。
对比图:2004年3月27日,右翼下悬挂了一架X-43A空天飞机验证机的B-52轰炸机从美国加利福尼亚州的爱德华兹空军基地起飞。
对比图:美国B-52轰炸机右翼下悬挂了一架被白色助推火箭“包裹”着的X-43A空天飞机验证机,准备起飞
X-43A
美国X-43空天飞机验证机
1994年11月,美国政府取消了过于超前的X-30试验机计划(水平起降、单级入轨)。为了顺应“更好、更快、更廉价”的航天战略,美国高超音速试验计划(Hyper-X)计划应运而生,其中X-43就是其研究核心。X-43计划有4个型号即X-43A、X-43B、X-43C和X-43D,其设计速度目标为马赫7至马赫10。
X-43A发动机方案采用机身一体化的超音速燃烧冲压发动机。拥有先进的扁平小巧的机身,机身长3.6米,翼展1.5米,重量约为1吨。由于X-43A采用的是高超音速冲压发动机,其燃料为飞机上携带的液态氢,助燃剂(氧化剂)为空气中的氧,因而需要借助B-52载机和助推火箭飞入空中。
2001年6月,X-43A在第一次试飞中由于助推火箭偏离航线并出现翻滚被控制人员在空中紧急自毁。2004年3月27日,X-43A第二次试飞。B-52载机在离太平洋海面大约12,000米的空域投下了“包裹”着X-43A的助推火箭,随后助推火箭迅速爬升至28,500米的高空。这时,X-43A从火箭中分离出来,依靠自身的超音速燃烧冲压发动机工作了大约10秒钟,最高速度达到8,000公里/小时,相当于7马赫,这是大气层内飞行器达到的最高速度。这之后,X-43A发动机停转,并在空中自由滑翔飞行约6分钟后,按预定计划坠入加利福尼亚州附近的太平洋海域。
X-43B将于2010年以前试飞,它将采用涡轮发动机和吸气超音速燃烧冲压发动机的组合动力。X-43C采用的发动机具有普通冲压发动机和超音速冲压发动机的两种工作模式,预计将于2008年进行试飞。X-43D的研制工作也在进行中,它将装备一种冷却氢气燃料的双模式超音速冲压喷气发动机,可将X-43D的速度增加至15马赫。
庄逢甘院士
资料:空天飞机
空天飞机是一种未来的飞机,这种飞机能像普通飞机一样水平起飞,以每小时1.6万——3万公里的速度在大气层内飞行,而且可以直接加速进入地球轨道,成为航天飞机;返回大气层后,又像飞机一样在机场着陆,成为自由地往返天地之间的运输工具,人们称它为空天飞机。
空天飞机里安装了空气涡轮发动机、冲压发动机和火箭发动机三类发动机。空气涡轮喷气发动机可以使空天飞机水平起飞。当时速超过2400公里时,就使用冲压发动机,它使空天飞机在离地面60公里的大气层内以每小时近3万公里的速度飞行。如果再用火箭发动机加速,空天飞机就冲出大气层,像航天飞机一样,直接进入太空。
空天飞机的结构材料要求很高。在飞行时,它头部和机翼前缘的表面温度可达2760℃。这样,像航天飞机上的防热瓦块式外衣,就不再适用了。科学家们研制了一种新型复合材料来代替,并且在一些特殊部位采用新型冷却装置,避免了高温的伤害。
空天飞机的最大优点是运输费用只有航天飞机的十分之一,并且不需要规模庞大、设备复杂的航天发射场。空天飞机完成一次飞行后,经过一星期的维护就能再次起飞。人们可以像坐飞机一样进行宇宙旅行。即使不上太空,乘坐它去大洋彼岸去看望朋友也很方便。(成都日报 余泳忠)
其实当年中国载人航天计划论证时,就有跨越宇宙飞船阶段,直接上马航天飞机甚至空天飞机的设想