波音贏得XS-1研製合同，太空梭繼承者出現

DARPA的XS-1太空飛機項目選中波音作為中標者，XS-1預定2020年首飛

5月24日美國國防先進研究項目距（DARPA）在推特上發布消息，DARPA選定波音公司作為XS-1高超音速太空飛機的中標者。無人的XS-1太空飛機代表著美國發展重複使用航天運載器的另一條路線，雖然進度上落後於獵鷹九號一級復用的路線，但它對中國航天來說有更大的借鑒價值。

由於航天發射成本高，美軍太空系統的綜合成本更是水漲船高

XS-1太空飛機是一種重複使用的試驗性航天器，它的目標是通過重複使用降低進入太空的發射成本。運載火箭的發射成本一直居高不下，財大氣粗的美國軍方也深受其困擾，其根本原因在於火箭的一次性使用，雖然過去數十年時間裡以太空梭為代表的重複使用航天運載器發展並不盡人意，但昂貴的航天發射成本還是逼迫航天工業及客戶投資發展重複使用運載器技術。DARPA在論述XS-1發展必要性的文件中就提到，自20世紀90年代以來，美國軍方每年在航天發射上耗資超過30億美元，而且費用還在增長，小型運載火箭的發射報價也增加到超過5000萬美元。美國火箭高昂的發射價格讓商業發射合同流失到海外，而發射成本只是太空系統成本冰山的一角：日益上漲的發射價格導致衛星發射數量的減少，為此不得不研製壽命更長，可靠和冗餘性更高的衛星，這就導致衛星重量和體積進一步增加，帶來了更高的研製周期和成本，惡性循環之下美國航天能力被削弱。DARPA舉例指出，1990年左右GPS Block I衛星造價4300萬美元，發射價4500萬美元，而到了現在GPS Block III衛星發射價約3億美元，衛星造價也提高到超過2.5億美元。毫無疑問，這樣的趨勢是不可持續的，必須要找出一條新路來打破惡性循環，XS-1身上就寄託了美國軍方的殷切希望。

2013年DARPA提出了XS-1太空飛機項目，力圖降低進入空間的成本

DARPA早在21世紀初就提出一個快速響應的小型可承受發射項目（RASCAL），目前是以不超過75萬美元的成本將300磅（140千克）的載荷送入太空。2013年DARPA首次公開了XS-1太空飛機計劃，相比名不副實的X-37B太空梭，XS-1太空飛機更有資格做太空梭的後繼者。XS-1太空飛機和雄心勃勃的X-30和X-33等單級入軌航天器不同，它降低了復用標準，相當於一個重複使用的有翼助推器，加上使用更先進的技術諸如輕質複合材料機體和儲箱、高性能的熱防護系統和廉價重複使用的推進劑系統，XS-1太空飛機在工程上更具可行性。根據XS-1項目經理Jess Sponable的說法，XS-1的目標就是打破不斷上升的空間系統費用循環，讓航天發射和高超音速飛行常態化！

波音的XS-1競標方案，據稱可能使用藍色起源公司的火箭發動機，它笑到了最後

DARPA於2014年7月授予波音/藍色起源、Masten/XCOR和諾斯羅普/維珍銀河三個團隊合同，開始第一階段也就是進行系統設計和風險降低的研究。三個研製團隊的設計不盡相同，但都不約而同的採用了傳統火箭動力和有翼布局。根據2013年9月公布的目標，XS-1太空飛機要具備以不超過500萬美元的單次發射成本，將3000-5000磅（1360-2268千克）載荷送入近地軌道的能力，並且要具備每年發射10次的發射頻率。如果不包括上面級和載荷，XS-1太空飛機要具備一天的周轉周期，具體地說就是10天內飛行10次的能力。DARPA並沒有要求一步到位，但要求演示階段首先實現一次3馬赫以上的飛行，以及攜帶上面級進行一次2馬赫以上的飛行，此外還要在演示飛行階段進行一次將超過900磅（408千克）的載荷發射到100海里（185千米）軌道的能力。經過演示階段試飛後，XS-1太空飛機要進行超過10馬赫的高超音速飛行，以及高超音速下的上面級分離，並演示將1500磅（680千克）載荷送入傾角28.5度、高度100海里圓軌道的能力。願望是美好的，但進度卻落後了：2015年8月DARPA向三個中標者發布第一階段B的合同，總價值2000萬美元，而此時太空探索技術公司已經進行了多次獵鷹九號火箭的一級返回試驗，距離成功著陸只有一步之遙。

重複使用XS-1太空飛機釋放一次性上面級，分離速度約為10馬赫

2016年4月XS-1太空飛機進入研製的第二階段，這個階段將選擇唯一的中標者並在2018財年初通過關鍵設計評審（CDR），並計劃在2019年進入試飛的第三階段。不過計劃不如變化快，由於預算不足和技術難度原因，XS-1太空飛機轉型為公私合營項目，DARPA曾計劃2016年10月發布中標合同，但最終推遲到2017年5月。根據最新的計劃，2019年將進行發動機地面試驗，2020年開始試飛，最初的試飛不攜帶上面級而且速度限制在5馬赫，隨後開始10馬赫的高超音速飛行，並向近地軌道發射重量900到3000磅的載荷，至於10天飛10次仍然作為最終目標。總而言之，這種由波音公司研製，使用藍色起源公司發動機的XS-1太空飛機還是相當令人期待的。

XS-1太空飛機未來展望，航天港中的放大版太空飛機廉價而頻繁的進入太空

XS-1太空飛機既然由軍方提出，首要任務自然是支持軍方的太空任務。DARPA曾提出使用XS-1太空飛機在10天內進行10次飛行，以5000萬美元的總發射成本發射100顆小衛星的設想，相比之下用重型德爾它火箭要花費5億美元，而且單次發射一百顆衛星的風險也太大了。如果XS-1太空飛機研製成功，它不僅增強了美軍的快速發射能力，對美軍的作戰快速響應太空計劃來說是巨大的利好，同時也加強了美國廉價進入太空的能力，對競爭商業小衛星發射也大有裨益。

XS-1用於快速發射衛星組網，比大型火箭發射更為廉價，並降低了組網風險

XS-1太空飛機項目的推進，對中國航天也有很大的示範和借鑒價值。太空探索技術公司的獵鷹九號火箭完成了一級復用，代表了重複使用航天運載工具的一個發展方向，但我國缺乏直接模仿借鑒的技術基礎，無論是深度節流的重複使用發動機，還是超高幹質比的箭體設計，都不是一朝一夕之功。對中國航天來說，美軍XS-1太空飛機的路線更容易模仿，XS-1項目中曾出現過使用NK-33高壓補燃液氧煤油發動機的方案，而我國有推力類似的YF-100發動機，XS-1的熱防護系統和外加的低成本固體/液體上面級，我國也不缺乏技術基礎。研製類似XS-1的火箭太空飛機，是中國發展重複使用航天運載器的一個明智選擇。

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