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來源：互聯網

X-37B（別名：軌道試驗飛行器、先進技術驗證機，英文：Orbital Test Vehicle，縮寫：OTV）是由波音公司“幻影工作室”研發制造的，第一種可重返大氣層并水平著陸、執行在軌試驗任務的無人可重復使用航天器，主要用于空間技術試驗與驗證平臺。

X-37B是X-37項目的產物，該項目源于1996年美國出臺的《美國國家航天政策》，即美國“控制空間”戰略，在此之后，美國航空航天局提出“Future-X”計劃，X-37B應運而生。從1999年X-37立項算起，到2010年X-37B首次入軌飛行試驗，整個研發計劃歷時11年。起初，美國航空航天局(NASA)和波音公司聯手研發該飛機的目的主要是取代航天飛機，但在2004年，由于該項目出現經費欠缺等一系列問題被擱置，改由美國空軍接手，自此X-37B成為絕密的軍事項目。X-37共發展出3個型號的試驗飛行器，X-37A主要是驗證機，X-37C是用于未來載人的型號，X-37B則是專門應美國空軍的要求而發展的型號。X-37B有點像航天飛機的縮小版，個頭只有航天飛機的四分之一，長8.8米、高2.9米、重5噸。目前，共有兩架X-37B原型機在執行發射任務，截至2025年2月，X-37B共執行了7次發射任務，累計飛行超過20億公里，累計在軌運行時間超過3774天。

長期以來，美國一直在試圖削弱發射X-37B所產生的軍事影響，但各國軍事專家普遍認為，X-37B作為一種可衍生出多種作戰能力的通用武器平臺，不僅可以在太空軌道上部署大量低軌道偵察衛星，還能充當反衛星武器，甚至是太空戰機。在未來空間作戰形態中，X-37B很可能成為美國軍隊爭奪太空控制權的主戰裝備。

功能定位

美國航空航天局（美國國家航空航天局）文件顯示，X-37B具備太空客貨運輸能力，通過任務拓展，X-37B可以具備執行低軌道貨運和乘員運輸的能力。X-37B的客運能力得到完善，能有效充當太空巴士，將宇航員及時送往空間站或其他在軌飛行器，執行各類控制、維修任務。

波音公司官網顯示，X-37B主要用于在地球上空150至500英里（240至800千米）的低地球軌道上運行。它是自航天飛機誕生以來，第一個能夠將實驗返回地球進行進一步檢查和分析的運載工具。美國軍隊將利用這種無人航天器來支持長期太空目標。

美國太空軍表示，X-37B是測試平臺，主要用于驗證可重復使用的航天器技術和機密的太空項目。

歷史沿革

研制背景

從20世紀50年代以來，美國軍方一直致力于可重復使用空天飛機和跨大氣層飛行器的發展，希望通過利用空天飛機，滿足美國軍方對按需發射、降低運行成本、改進空間管理、保持空間優勢等方面的迫切需求。

1996年，美國出臺的《國家航天政策》表示，要發展外層空間控制能力，以保證美國自由進出空間和利用空間，并限制他國自由進出空間和利用空間的能力。由此，美國正式提出“控制空間”戰略。同年，美國航空航天局提出Future-X計劃，X-37等多個項目應運而生。

1999年，美國國防部發布的空間政策表示，空間是與海陸空一樣重要的領地，美國軍隊在空間進行軍事活動，將有助于實現國家安全目標。美國作戰部隊極度依賴戰場態勢感知的衛星系統，很多情報的傳輸也高度依賴于衛星圖像，在這種情況下，如果衛星系統遭到打擊或者發生故障，就得重新發射一顆新的衛星。鑒于此，美國太空司令部建議研究一種軍用空間飛行器（MSP），來滿足快速發射衛星飛行器的需求。MSP概念的提出主要包括四個類型，分別是用于空間軍事行動的飛行器（SOV）、用于空間機動的飛行器（SMV）、模塊化的嵌入級（MIS），以及用于通用航空的飛行器（CAV）。其中空間機動飛行器（SMV），這種可重復使用的無人衛星運載器概念的提出，就是為了滿足美軍快速發射衛星飛行器的需求。

發展歷程

前期驗證

在美國提出空間機動飛行器（SMV）概念后，相繼實施了X-40A、X-37A等項目驗證計劃，為X-37B的研制成功奠定了技術基礎。

X-40計劃始于20世紀90年代中期，該計劃的第一個飛行器被稱為“集成化技術試驗臺”(ITTB)，由波音公司研制。ITTB采用升力體構形，帶有V形尾翼，無動力，裝有前三點起落架裝置和GPS/慣性導航系統。最早作為美國空間機動飛行器（SMV）的90%縮比樣機，主要用于研究SMV從空間返回地面過程最后階段的低速進場和著陸試驗。1997年，ITTB定名為X-40A。1998年開始，美國空軍和美國航空航天局采用直升機吊裝方式，多次進行X-40A低空低速空中投放飛行著陸試驗。

在X-40研究成果的基礎上，美國航空航天局、美國空軍和波音公司聯合出資啟動了X-37項目。X-37項目包括兩個部分，分別是X-37A進場著陸試驗飛行器(ALTV)和X-37B軌道試驗飛行器(OTV)。美方首先研制測試的是進場著陸試驗飛行器X-37A，X-37A在X-40A的基礎上體積增大了20%，包括軌道機動的火箭發動機、先進可重復使用的熱防護系統、有效載荷艙和導航/飛行控制系統，X-37A主要用于驗證飛行器的氣動性能和進場、著陸技術。2005年6月21日，X-37A首次由白騎士飛機攜帶升空進行了首次載飛試驗。2006年4月，X-37A進行了首次自由滑翔飛行，在著陸過程中，受到了輕微的損傷。2006年8月18日，進行了第二次試驗，同年9月26日，進行了最后一次實驗，最后兩次試驗中有一次實現了成功著陸。

項目上馬

2006年11月，美國空軍宣布在X-37A的基礎上發展Ｘ-37B驗證機，即軌道試驗飛行器（OTV）。該項目由美國空軍快速響應能力辦公室主管，波音公司作為主承包商，美國航空航天局和空軍研究實驗室（AFRL）參與相關工作。X-37B的設計方案幾經修改，美國空軍要求波音公司設計的X-37B在軌道時間為270天。

按照最初的設計，X-37B擬由航天飛機攜帶進入太空，但是在隨后的研究中發現，這一方式成本太高，后續改由阿特拉斯-5（宇宙神-Ⅴ），SpaceX 獵鷹9號火箭搭載升空。X-37B的發射成本不到航天飛機的1/10，這使其在經濟適用性方面具有顯著優勢。在太空中，X-37B自身攜帶的火箭發動機可實現25馬赫的最高飛行速度，開展多項實驗任務，然后再入大氣層返回地球，水平降落至傳統地面機場跑道上。

發射任務

2010年4月22日，X-37B軌道試驗飛行器項目的第一個任務OTV-1發射升空，在軌飛行224天。隨后OTV-2、OTV-3、OTV-4、OTV-5、OTV-6、OTV-7任務，分別于2011年、2012年、2015年、2017年、2020、2023年相繼發射成功。截至2025年2月，X-37B已執行7次太空任務，累計飛行超過20億公里，累計在軌時間超過3774天。其中，第三次飛行試驗在軌時間為671天，反映出其技術水平的不斷提升。

作為美國最高機密項目，X-37B一直很神秘，目前，外界僅能獲取X-37B每次飛行的部分公開任務。第一次飛行驗證了先進制導和熱防護系統，太陽能帆板展開，飛行器自主再入和著陸，五次大幅度變軌測試。第二次飛行驗證了飛行器軌道橫向機動能力，X波段雷達和機械臂等載荷能力。第三次飛行驗證了飛行器可重復使用性能，通過發動機周期性點火維持軌道高度恒定在距地球343-360 千米。從第四次開始，X-37B便展開載荷搭載試驗，第四次飛行，測試了新型霍爾推進器、極高頻通信及新材料等試驗載荷，驗證了在不同基地靈活著陸的能力。第五次測試了先進結構嵌入式散熱器性能和重復使用能力，并首次開展了以更高軌道傾角進行機動的測試。第六次任務攜帶的實驗比之前幾次更多，其中攜帶的一顆衛星是美國空軍學院的FalconSAT-8，它帶有五個專注于推進技術的科學載荷。同時，美國航空航天局關于研究輻射和其他空間效應，對用于種植食物的材料和種子影響的實驗也被帶上了太空。美國海軍研究實驗室的一項實驗將測試利用微波束從太空向地球發送太陽能。此外，OTV-6任務還第一次攜帶了一個服務艙來進行額外的實驗。

2023年12月28日，美國太空探索技術公司（SpaceX）在佛羅里達州肯尼迪航天中心成功發射美國軍方X-37B“軌道實驗飛行器”。據報道，這是X-37B“軌道實驗飛行器”的第七次發射。此次發射使用了SpaceX公司的“重型獵鷹”運載火箭，會將X-37B送往更高的軌道，但不清楚飛行器前往的確切地點。2025年2月22日，據報道，美國太空軍首次公布了X-37B空天飛機拍攝的地球照片，其顯示了一張X-37B機載攝像機在2024年執行第七次任務時拍攝的地球畫面。

后續型號

X-37系列共規劃了3個型號，除了前期用于測試自主著陸能力的X-37A，以及目前正在進一步測試的X-37B以外，波音公司也提出了X-37C方案。X-37C是X-37B放大載人型發展方案，尺寸將達到X-37B的180%左右，可搭載最多6名航天員升空。其主要發射工具是阿特拉斯-5火箭，該機上也可搭載波音CST-100商用太空集裝箱，用于向國際空間站運送人員和物資。航天員座椅席將安置在X-37內有加壓艙的一側，為發射臺攀升與0重力操作留下通道。乘員從X-37C的頂部艙門進入，遇有緊急情況此出口也用于逃生。載人型X-37C能夠完全自主發射、中止、交會、對接、出塢、脫軌、著陸，無需乘員給予任何幫助。

基本設計

機型結構

X-37B全機尺寸僅為航天飛機的四分之一，長不到9米，高僅2.9米，擁有一個 2.1米 × 1.2米的載荷艙，最大搭載力不足5噸。其兩側機翼為細長邊條翼與短小三角翼飛機組合而成的雙三角翼、機翼后緣設計有全翼展的襟副翼、一對Ｖ形尾翼、Ｖ型尾翼中間有減速板、飛行器后面帶有體襟翼、飛行器腹部為平面的翼身組合體布局，該布局在高超音速機動、超聲速俯仰轉換、跨聲速及亞聲速機動、著陸升阻比、著陸速度、接地姿態及側風狀態下，都獲得了良好的配平和控制特性。X-37B的外形構造接近航天飛機，其擁有同樣的圓鈍形鼻子和梯形機翼，不過不同之處是，X-37B將航天飛機固有的單垂尾設計改成了V型雙垂尾，以便將飛行器安放在火箭的整流罩內。X-37B還配有從有效載荷艙內展開的太陽能電池陣，用于在軌期間的供電。此外，該機并未配置液壓系統，所有飛行控制裝置、氣動表面和制動器均使用機電驅動。

防護系統

由于X-37B軌道試驗飛行器翼面積小，加之再入大氣時速度高，氣動加熱比航天飛機更加嚴重，翼前緣溫度高達1649攝氏度以上，因此，對其熱防護系統就提出了更高的要求。針對X-37B鼻錐和翼前緣防熱要求，美國航空航天局阿姆斯研究中心提出了防熱結構的新概念，即摒棄防熱與隔熱各自獨立設計的傳統思想，實現了抗氧化燒蝕外層與高韌性隔熱基體的一體化設計，采用機械連接方式將具有優良抗氧化燒蝕性能的外層與具有良好抗沖擊載荷性能的隔熱基體有效組合，并統一進行涂層處理，簡化了機身的隔熱結構設計，實現了功能、防熱、隔熱一體化、模塊化的設計。

X-37B的熱防護系統最突出的特點是采用了新型的熱結構材料，其熱防護能力更強，可重復性更好。其輕質耐高溫材料最高可以承受1700℃的高溫，這不但保證了X-37B的重復在軌飛行能力，也減少了其維護時間和維修成本。飛行器的機身采用復合材料結構，即一體化的石墨/聚酰胺構架，減少了防熱瓦和防熱氈的使用量大大降低了飛行器的質量，提高了整體防熱能力；翼前緣采用一體化的耐高溫材料“強化單體纖維抗氧化陶瓷瓦”（TUFROC），這種材料能夠承受再入大氣層時1650攝氏度以上的高溫，性能超過航天飛機機翼前緣使用的碳/碳復合材料，能夠經受飛行器再入飛行時最苛刻的熱環境。

動力系統

X-37B的動力系統主要由尾部的主發動機與前置的側推進器構成，尾部也有一個側推進器，主發動機采用一臺AR2-3火箭發動機，使用四氧化二氮/甲基肼組合燃料作為動力，最大推力為29.3千牛。X-37B的前置推進器后方有JP8燃料箱，根據美空軍和美太空軍發布的官方信息測算，X-37B前部和后部燃料箱總容積在2立方米左右，能夠容納1噸的燃料。此外，X-37B還攜帶有太陽能電池板和高性能鋰電池組合，便于長期執行任務。在X-37B執行第四次任務時，使用了新型側推進器，其作用是提供及時而恰當的反作用推力，由X-37B上的機載計算機控制推動力的大小，配合主發動機完成在軌機動。尤其是當X-37B接近目標航天器時，側推進器需要精確控制推動力的方向和大小，確保緩慢接近、保持相對靜止以及調整X-37B的姿態。

控制系統

X-37B的姿態控制包括姿態穩定和姿態機動，該機裝備了三軸穩定系統。按照一般空間飛行理論，側航軸與軌道相切，仰航軸垂直于軌道平面，偏航軸正交于俯仰軸，向下指向地球中心。陀螺儀測量衛星角速度，通過姿態控制執行機構控制完成。姿態控制系統由敏感器、控制電路與計算機、驅動執行機構三大部分構成。X-37B機載多頻段通信天線，兩組太陽能帆板提供電能。不論飛機的方向、角度和軌道如何變化，太陽能帆板始終對準太陽，通信天線始終對準地球和通信衛星。

性能參數

技術特點

通過試驗并結合有關報道，X-37B已具備機動變軌躲避能力、長期在軌維持服務和重復使用等技術能力。

機動變軌：X-37B軌道試驗飛行器曾多次改變了飛行軌道。第一次發射X-37B時，其軌道是近地點403km，遠地點420km；第一次變軌于2010年8月初，持續2個月，近地點433km，遠地點444km；第二次變軌發生于2010年10月初，持續30天，近地點390km，遠地點為395km；第三次變軌發生于2010年11月，近地點315km，遠地點328km；第四次變軌發生于2010年11月，軌道進一步降低，變為近地點281km，遠地點為292km。X-37B頻繁變軌，意味著它具有貼近他國衛星甚至將其“劫持”的能力。

長期在軌維持服務：按照設計要求，X-37B能夠在太空中執行270天的任務。但是，從六次發射情況來看，X-37B的在軌時間從第一次的224天到第六次的908天，每一次都創下新的紀錄，基本上保證了美國無人航天器在太空長期執行任務的狀態。同時，X-37B可利用其強大靈活的機動能力和配備的機械手，為美國軍用衛星長期提供加注燃料等服務。

重復使用：重復使用能力是X-37B具備的重要技術能力，X-37B的平安返回地面證明其配備的全自動導航與著陸系統、天地通信系統、耐高溫陶瓷以及碳基復合材料等都相當成熟，也標志著X-37B已成為繼蘇聯的暴風雪號航天飛機之后的第二架成功自動飛行著陸的軌道飛行器。

發射記錄

發展前景

空間作戰

蘭德公司防務分析專家彼特·威爾遜認為，X-37B被認為是能將少量的有效載荷送入軌道，執行一系列的軍事任務，然后再返回地球的飛行器的雛形。其可以作為一種可衍生出多種作戰能力的通用武器平臺，很可能成為美國軍隊未來爭奪太空控制權的主戰裝備。司嘉在《中國青年報》撰文稱，X-37B憑借天地往返、長期駐軌、快速反應等優勢，未來將成為美軍遂行航天偵察、通信指揮、空間對抗、遠程精確打擊等多樣化任務的重要武器平臺。申起有、李鵬程在《人民網》撰文稱，在未來戰爭中，X-37B不僅可以承擔高超音速飛機的所有任務，還可以在此基礎上，對航天發射和空間作戰產生重大影響。

反衛星武器

任三孩、黃建余等人認為，X-37B軌道試驗飛行器可被用作反衛星武器平臺，搭載激光武器、微波武器、動能武器等殺傷武器，升空后通過軌道機動迅速到達設定目標附近，利用自身攜帶的武器對其進行攻擊。王君、李大光在《解放軍報》撰文稱，X-37B的內置貨艙可以搭載小型機械臂，抵達軌道后可以展開軌道作業。機械臂具備捕捉衛星的能力，能夠對多種軌道衛星構成潛在威脅，如抓取敵方在軌衛星、釋放小型載荷、破壞航天器等等。

太空戰機

佛羅里達州立大學的漢德貝里教授認為，只要更換X-37B的載荷，可進行兩小時全球打擊。X-37B升空后，如果將試驗載荷直接換成精確打擊武器，可出其不意地到達任何目標的上空，從空間對地面敏感軍事目標進行打擊。由于無需考慮氣動布局，X-37B除了裝備精確制導武器以外，還可以裝載或掛裝多種武器，成為標準的太空戰機。

偵察衛星

王君、李大光在《解放軍報》撰文稱，X-37B內置貨艙中攜帶的小型衛星，可以用來快速在太空軌道上部署大量軌道自行車。同時，X-37B也可以用來進行太空偵查，其偵察觀測目標不僅包括海、陸、空、天等軍事設施，還包括在太空軌道運行的各種衛星，并將偵察信息實時傳遞給作戰單位。智韜、李偉在《中國青年報》撰文稱，與傳統偵察衛星相比，X-37B的機動偵察性能更強。不僅能按既定的設計偵察相關區域，而且能夠根據需要改變飛行軌跡，靈活機動至傳統偵察衛星的覆蓋盲區，從而增大偵察和監視的面積。X-37B還可有針對性地飛臨目標上空，實現對敏感地區的及時、重點偵察和監視。這種靈活的變軌機動能力，將使敵方很難發現其軌跡行蹤，從而達到隱蔽生存的目的。同時，X-37B能夠有效躲避各類反衛星導彈或武器的攻擊，從而顯著增大了自我防衛能力，提高了自身的安全性。

參考資料 >

The US Air Force’s shadowy X-37B space plane has broken a spaceflight record.technologyreview.2023-08-12

X-37B Breaks Records, Brings Home Experiments.波音公司.2023-08-11

神秘太空戰斗機X-37B:身手不凡影響不可忽視.中國新聞網.2023-08-02

X-37B航天飛機究竟是何方神圣.中國軍網.2023-07-28

美國太空探索公司成功為美軍發射X37B空天飛機(圖).新浪軍事.2023-07-31

十分罕見！美軍首次公布空天飛機拍攝的地球照片.湖南日報.2025-02-23

美X-37B太空戰機性能解析：可作為天基監視和偵察.人民網.2023-07-31

美國X-37B空天飛機項目.國家航天局.2023-08-11

外媒：美軍X-37B空天飛機在軌908天刷新紀錄.新華網.2023-08-01

美空天飛機在軌飛行時間創紀錄.中國青年網.2023-08-02

X-37B:神神秘秘一個謎.人民網.2023-07-31