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發(fā)得了衛(wèi)星，運(yùn)得了貨，說(shuō)走就走，指哪打哪，重復(fù)使用。日前，美國(guó)國(guó)防預(yù)先研究計(jì)劃局（darpa）公布了這款“神器”——“實(shí)驗(yàn)性空天飛機(jī)”（experimental spaceplaneone，xs-1）項(xiàng)目的第一階段研究?jī)?nèi)容和授權(quán)合同單位，引發(fā)了國(guó)際社會(huì)廣泛關(guān)注。

那么，xs-1是個(gè)什么樣的項(xiàng)目，為什么會(huì)引起國(guó)際航天運(yùn)輸領(lǐng)域的高度關(guān)注？該項(xiàng)目背后又有哪些值得發(fā)人深省的創(chuàng)新思想？本文帶你一探究竟。

xs-1飛機(jī)概念圖

太空戰(zhàn)略產(chǎn)物現(xiàn)實(shí)需求使然

darpa提出xs-1項(xiàng)目，從根本上來(lái)說(shuō)是美國(guó)太空安全戰(zhàn)略的產(chǎn)物。目前，世界航天大國(guó)之間的太空競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈，其中又以航天運(yùn)輸系統(tǒng)領(lǐng)域的競(jìng)爭(zhēng)最為明顯。這一領(lǐng)域的競(jìng)爭(zhēng)不僅彰顯了一個(gè)國(guó)家的航天科技實(shí)力，更是其綜合國(guó)力的體現(xiàn)。因此，美國(guó)對(duì)航天科技的全球領(lǐng)先地位尤為看重，這也是美國(guó)不斷提出進(jìn)出太空運(yùn)載器計(jì)劃的重要原因之一。

同時(shí)，darpa發(fā)展xs-1項(xiàng)目也是當(dāng)前美國(guó)航天運(yùn)輸產(chǎn)業(yè)現(xiàn)實(shí)的無(wú)奈使然。當(dāng)前，美國(guó)運(yùn)載火箭成本過(guò)高，例如，美國(guó)空軍的一次性運(yùn)載火箭和米諾陶4火箭從項(xiàng)目研制初期至今，成本已經(jīng)大幅攀升。同時(shí)，美國(guó)運(yùn)載火箭也無(wú)法實(shí)現(xiàn)短時(shí)間的大量發(fā)射，不得不提前幾年簽署發(fā)射合同。隨著奧巴馬政府國(guó)防預(yù)算削減計(jì)劃的實(shí)施，美國(guó)軍方認(rèn)為，在其太空資產(chǎn)不斷受到國(guó)外威脅的形勢(shì)下，快速響應(yīng)和低成本進(jìn)入空間能力就顯得十分必要。

總體來(lái)看，xs-1項(xiàng)目將是美國(guó)解決航天運(yùn)輸領(lǐng)域軍事、民用、商業(yè)等多任務(wù)問題的綜合試驗(yàn)方案。xs-1項(xiàng)目不僅可以為政府和商業(yè)客戶帶來(lái)新型發(fā)射模式，還將帶動(dòng)驗(yàn)證多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)和操作流程，為研制新型全球快速作戰(zhàn)響應(yīng)運(yùn)輸系統(tǒng)提供技術(shù)支撐。xs-1項(xiàng)目的設(shè)計(jì)、技術(shù)與相應(yīng)的飛行概念還可能應(yīng)用于未來(lái)的飛行器研制中，這也是美軍預(yù)研項(xiàng)目管理的顯著特色。

發(fā)展目標(biāo)遠(yuǎn)大顛覆現(xiàn)有規(guī)則

xs-1項(xiàng)目的目標(biāo)是演示驗(yàn)證一種一子級(jí)可重復(fù)使用、一次性上面級(jí)的運(yùn)載器：10天內(nèi)飛行10次，至少有一次速度達(dá)到10馬赫，至少有一次將典型的有效載荷送入軌道；研制出可將1360～2267公斤有效載荷送入近地軌道的上面級(jí)，合計(jì)每次發(fā)射成本不超過(guò)500萬(wàn)美元，并實(shí)現(xiàn)可量測(cè)與可跟蹤的能力驗(yàn)證。未來(lái)，xs-1若按比例加大型號(hào)尺寸，可節(jié)省成本將更高。

darpa制定以上目標(biāo)是為了驗(yàn)證快速航天發(fā)射能力的概念和類似航空飛行的工作模式，通過(guò)簡(jiǎn)易發(fā)射臺(tái)，能夠快速回收、重新組裝，從而建立一種新型的例行性航天發(fā)射模式。

需要注意的是，每次500萬(wàn)美元的發(fā)射成本是整個(gè)任務(wù)系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)的目標(biāo),包括直接發(fā)射成本（燃料、勞動(dòng)力）、一次性上面級(jí)（不包括有效載荷）以及攤銷的間接成本，這些都以每年至少發(fā)射10次計(jì)算。因此，如果該項(xiàng)目取得成功，將顛覆現(xiàn)有的商業(yè)發(fā)射市場(chǎng)競(jìng)價(jià)規(guī)則。

從公開的資料來(lái)看，xs-1項(xiàng)目階段任務(wù)十分明確，項(xiàng)目在短短一年內(nèi)快速推進(jìn)。

2013年9月12日, darpa 在美國(guó)航空航天協(xié)會(huì)舉辦的2013年航天大會(huì)發(fā)言上，首次披露了xs-1項(xiàng)目的相關(guān)消息。

2013年11月12日，darpa發(fā)布xs-1項(xiàng)目方案征詢公告，對(duì)征集到的項(xiàng)目進(jìn)行三輪篩選，最終選出1～3家最優(yōu)方案，予以資金支持。公告中，項(xiàng)目明確為三個(gè)階段開展。第一階段為初始設(shè)計(jì)和風(fēng)險(xiǎn)規(guī)避，第二階段包括最終設(shè)計(jì)、制造、集成、組裝和測(cè)試，第三階段是飛行試驗(yàn)。

今年7月15日，darpa公布了xs-1項(xiàng)目的第一階段研究?jī)?nèi)容和授權(quán)合同單位，波音公司等機(jī)構(gòu)聯(lián)合獲得了第一階段合同。

研發(fā)理念創(chuàng)新統(tǒng)籌思維突出

xs-1項(xiàng)目的發(fā)展思路體現(xiàn)出明顯的繼承性、兼容性和互補(bǔ)性。

在美軍戰(zhàn)略指導(dǎo)下，darpa和美國(guó)空軍先后開展了x-37b、重復(fù)使用助推器以及空中發(fā)射運(yùn)載火箭等計(jì)劃。其中，為空中發(fā)射運(yùn)載火箭計(jì)劃開發(fā)的技術(shù)可用于xs-1，而xs-1計(jì)劃的可重復(fù)使用飛行器技術(shù)，也可促進(jìn)空中發(fā)射運(yùn)載火箭計(jì)劃的發(fā)展。

xs-1計(jì)劃與美國(guó)空軍研究實(shí)驗(yàn)室2012年已取消的重復(fù)使用助推器項(xiàng)目有諸多共同之處，這種類似不僅包括在技術(shù)領(lǐng)域，而且體現(xiàn)在項(xiàng)目管理上。xs-1 項(xiàng)目經(jīng)理杰斯·斯波納布在2012年12月加入darpa之前，曾是美國(guó)空軍研究實(shí)驗(yàn)室的重復(fù)使用助推器項(xiàng)目的總工程師。xs-1計(jì)劃與在研的x-37b計(jì)劃也具有很好的銜接關(guān)系。xs-1項(xiàng)目在需求論證階段就提出項(xiàng)目方案要兼具軍事、民用、商業(yè)等多用途屬性。

darpa在征詢方案中聲稱，xs-1項(xiàng)目技術(shù)的長(zhǎng)期目標(biāo)不僅是支持政府和商業(yè)用戶的下一代航天發(fā)射，而且將支持美軍全球到達(dá)高超聲速飛行器和進(jìn)入空間飛行器項(xiàng)目的發(fā)展。

darpa在需求論證階段就規(guī)劃了多用途領(lǐng)域，體系了系統(tǒng)思維，這種做法不僅可以使得xs-1項(xiàng)目極大地調(diào)動(dòng)美國(guó)社會(huì)各科研群體的優(yōu)勢(shì)資源與力量，也為今后可能的項(xiàng)目技術(shù)成果轉(zhuǎn)化應(yīng)用留下了足夠大的空間，提高了國(guó)防預(yù)研成果轉(zhuǎn)化應(yīng)用的成功概率。

xs-1項(xiàng)目是美國(guó)繼x-37b計(jì)劃之后祭出的又一利器。該項(xiàng)目體現(xiàn)出的“創(chuàng)新與繼承并舉、分散與集成同步、設(shè)計(jì)與轉(zhuǎn)化協(xié)同”的研發(fā)思想，將對(duì)美國(guó)航天運(yùn)輸系統(tǒng)發(fā)展產(chǎn)生重要影響，其發(fā)展變化值得我們持續(xù)跟蹤和研究。（單文杰 張京男）