盘点丨2016年世界国防科技十大前沿技术

来源:“国防科技要闻”微信公众号作者:李向阳责任编辑:刘航
2017-01-10 16:37

(三)空间技术

空间是世界大国博弈的战略制高点。当前,空间领域呈现“拥挤、对抗、竞争”的新态势。空间技术的发展,主要集中在进入空间、利用空间和控制空间技术领域。2016年以来,主要国家加快空间技术创新发展,大力推进航天系统建设步伐,“入天、用天、控天”能力稳步提升。

1、航天运载器技术多途径并行发展。一是重型运载火箭技术研发稳步推进。2016年,NASA大力推进“航天发射系统”(SLS)重型火箭的全面生产、组装、集成以及测试。该火箭最终低轨运载能力约为143吨,是目前最大运载能力的6.5倍,将用于载人探索火星任务。美国联合发射联盟启动研制新型“火神”大型运载火箭计划,旨在研制可捆绑4或6个固体助推器的两级液体运载火箭,地球同步轨道运载能力超过8吨,计划2019年首飞。8月,俄罗斯国家航天集团公司开始设计最新超重型运载火箭,该火箭以RD-171液体燃料发动机为基础,该火箭的第一级和第二级将不会使用氢循环。1月,欧洲航天局新一代“阿里安-6”运载火箭设计架构定型,为可捆绑2或4个固体助推器的两级液体运载火箭,计划2020年首飞;二是可重复使用空天运载器技术是目前研究和探索重点。围绕可重复使用空天运载飞行器的发展,美国DARPA、NASA和美空军按照不同技术路线,着眼近期和远期,分别安排了基于火箭动力的部分可重复使用两级入轨飞行器验证项目(XS-1“试验性太空飞机”项目)、基于“涡轮基组合循环发动机”(TBCC)及火箭动力的完全可重复使用两级入轨飞行器技术预研、基于“火箭基组合循环发动机”(RBCC)及火箭动力的完全可重复使用两级入轨飞行器技术预研。9月,美国空军研究实验室发布基于英国“佩刀”组合发动机的两种水平起降两级入轨空天飞行器概念方案,“佩刀”发动机技术不仅会助推可重复使用空天飞行器技术的发展,还会在整个高超声速技术领域带来颠覆性变革。美国SpaceX公司“猎鹰-9”火箭继2015年首次实现火箭一级陆上回收后,2016年多次成功实现火箭一级的海上回收,表明有动力垂直返回技术日趋成熟。5月和8月,印度分别进行了“可重复使用运载器技术验证机”(RLV-TD)首次飞行试验和超燃冲压发动机首次带飞点火试验。试验成功将为印度未来可重复使用空天运输系统发展奠定重要技术基础;三是新概念火箭发动机技术取得新突破。8月,俄罗斯高级研究基金会资助的首型液体燃料连续旋转爆震发动机完成实验室环境下点火测试,试验成功产生了不同能量的爆震波,验证了液体燃料连续旋转爆震发动机的技术可行性,此次试验成功表明连续旋转爆震发动机在燃料喷注过程压力损失控制、燃料与氧化剂掺混,燃烧室耐高温性能、爆震波传播方向控制等方面的关键技术初步得到解决。旋转爆震发动机有望成为运载火箭和导弹新的动力形式,大幅提高运载能力,开辟航空航天动力新途径。

2、天地一体的实时空间态势感知能力加速形成。一是地基空间目标监视网进一步完善。10月,DARPA正式向美空军交付“空间监视望远镜”,标志着该项目已正式由研发阶段转入作战应用阶段。“空间监视望远镜”具备大视场和快速观测能力,将大幅缩小空间监测漏洞,对微小攻击平台监测能力加强,对中高轨空间事件的监测认知能力和反应速度明显提升。

二是天基高轨巡视侦察卫星进入组网阶段。8月,美国成功发射第3、4颗GSSAP卫星,使在轨GSSAP卫星数量达到4颗。同时,美军还对其中一颗GSSAP卫星进行机动变轨,抵近详查美海军“移动用户目标系统-5”卫星,开展在轨任务测试。GSSAP卫星完成组网后,将使美军高轨目标巡视侦察能力再次提升,进一步支持美军态势感知能力向支持空间战目标技术侦察、行动意图判断等功能拓展。

三是先进光学成像及处理技术提高军事侦察与态势感知能力。2016年,在美国DARPA和NASA联合投资下,洛•马公司与加州大学联合开展了微缩干涉光学成像系统研究,利用大规模微型干涉仪组成的微缩阵列进行干涉成像,上百倍降低传统光学成像系统的尺寸和质量。同时,美科学家提出了图像重构技术,该技术可在不改变侦察卫星硬件的前提下,利用单颗或多颗侦察卫星对同一目标的多张侦察图像进行在轨图像后期处理与合成,理论上可将图像分辨率提升5倍,提高军事侦察与态势感知能力。

3、攻防并重积极布局空间对抗技术。一是公开发展进攻性空间对抗能力。3月,国防部长卡特称,2017财年国防部将拨款20亿美元用于发展进攻性空间对抗能力,包括继续研制部署反卫星通信系统(CSS)。美国空军X-37B轨道试验飞行器继续进行第四次飞行试验,本次飞行试验重点是验证飞行器携带的有效载荷,表明美军已基本完成了对X-37B的核心试验鉴定工作,转向作战及其他功能拓展。

二是继续发展弹性分散式空间体系结构。为确保空间系统安全,美军将继续推进弹性分散空间体系结构发展,并于4月提出了名为D4P2的重点投资领域,即通过任务功能分解、系统备份、分布式部署、欺骗、防护和能力备份等方式,提高卫星系统防护能力。三是通过空间在轨操作和空间碎片清除项目,以民掩军隐蔽发展空间攻防技术。3月,DARPA正式公布“地球同步轨道卫星机器人服务”(RSGS)项目,重点验证在地球同步轨道或附近验证“服务卫星”安全、可靠、高效地进行逼近、检测和维修等在轨操作技术,计划2021年前进行在轨演示验证,实现对地球同步轨道卫星的“按需服务”。相比于美军此前提出的“凤凰”和“蜻蜓”计划,RSGS项目涉及卫星太阳能帆板展开、天线故障检修、升级模块安装等多种高轨操作任务,任务的复杂性更高,需要多项在轨操作技术的配合使用,技术应用范围更广,具备更加多样化的全轨道卫星攻防潜力。空间碎片清除技术经过转化后具备潜在的空间对抗能力,近年来多国纷纷开展了空间碎片清除技术研究,俄罗斯计划2016~2025年设计并建造一型“清理者”航天器,用于清理地球同步轨道上废弃的卫星和火箭上面级,一次任务可清理至少10个空间碎片。日本正在开展“电磁网”的研制,用于空间碎片清除。欧洲航天局宣布将于2017年6月从国际空间站释放“碎片清除”卫星,演示验证低地球轨道空间碎片清除技术。

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