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美国加快核热推进研发!6个措施提升太空机动作战能力

学术plus观察员 学术plus 2022-07-29

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核动力潜艇已经在世界海洋中隐秘巡逻了数十年,核动力航天器尽管研发多年,却仍未转化为实际应用。近年来,随着太空竞争激烈,美国又开始加紧研发核热推进技术,并认为这对于西方在 21 世纪与中国的太空竞赛中的努力至关重要。

新近,美多家媒体围绕研发核热动力、核动力卫星以争夺太空优势发表文章,认为传统的弹性措施已不足以保护和抵御那些认为快速、毁灭性的太空战将成为未来大国冲突一部分的对手。美国防太空战略将中国描述为对美国太空国家安全目标的“最直接和最严重的威胁”。该战略认为,需要一个更具弹性的国家安全空间架构来应对新出现的威胁。于是,一个加热并排出非放射性气体的反应堆有望在轨道上实现前所未有的机动性——核热动力项目又被重新提起。曾担任负责太空政策的副助理国防部长格雷戈里·佩伊奇发文称,美国可以通过安全的核推进在太空中击败中国。



美国加快核热推进研发,为太空机动提供动力以争夺太空优势

编译作者:学术plus观察员 徐秉君(新华社瞭望智库军事观察员、华语智库高级研究员)


本文主要内容及关键词

1.为何加紧研究核热推进技术(SNTP)?技术优势(生存力+机动性up,同时具有防御和进攻优势,针对中俄太空布局)

2.军方态度:不愿公开表示支持,DRACO项目

3.两党态度:愈发支持,太空核动力与推进已成官方政策

4.结论与建议:美太空部队发展防御进攻机动作战的6个步骤(太空部队设计,合作开发部署SNTP,采购计划,部署动能反卫星武器系统,部署任务扩展飞行器,对公众和国会普及太空威胁)

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内容主要整理自外文网站相关资料

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1.重要性

为何加紧研究核热推进技术(SNTP)?


美国防一号网站的推文称,如果未来的美国卫星要躲避俄罗斯或中国的攻击,它们将需要比今天的燃料密集型推进器更好的移动方式。这就是五角大楼正在研究核动力推进的原因。

核热推进不是一个新概念。在上世纪1960年代,美国宇航局和原子能委员会一直在努力对其核火箭进行飞行试验,直到越南战争耗尽了该计划的资金,并于1973年取消。
但根据米切尔研究所的说法,核推进比肼(传统的液体卫星燃料)具有很大的优势。它具有更长的续航时间,效率几乎是其两倍,因此只需要一半的质量来产生相同数量的推力。报告指出,以发动机的形式,它可以“提供超过100,000牛顿的推力——这足以让一辆典型的汽车在 0.3 秒内从每小时 0 英里加速到 60 英里。”这对于帮助执行导航等功能的关键卫星或发现导弹发射移动到其他轨道以避免太空武器可能至关重要。


图:ChristopherStone是米切尔研究所太空力量优势卓越中心的太空研究高级研究员
 
一个令人信服的解决方案。
  • 空间核热推进 (SNTP) 是一种高推力系统,可将氢气作为推进剂进行加热。它相当于化学火箭的核,但效率更高,使航天器能够用更少的推进剂执行更长时间的任务。
  • 空间核电推进 (SNEP) 是一种低推力替代方案,由一个核反应堆发电为航天器提供动力,以及一个缓慢但省燃料的推进系统。核电力系统还可以为激光等太空武器提供动力。
这两种技术都是安全的,可以提供更具生存能力和机动能力的卫星部队,同时具有防御和进攻优势。
为什么现在要加快发展?当然,还是以渲染“中国威胁论”为研发核推进寻求借口和支点。美新一期《空军杂志》刊文称,核热推进对于对抗中国的反卫星武器至关重要。SNTP技术从 1960 年代到 1980 年代开发和成熟,但从未投入使用。因为当时美国认为这是没有必要的威胁,也没有必要在轨道上快速机动。
然而,中国以天基和陆基武器为基础的太空机动战战略改变了形势。随着中国和俄罗斯的军事太空和反太空行动不断成熟,快速穿越轨道甚至进入地月空间(地球同步轨道和月球之间的区域)的能力,对于美国的安全利益将变得越来越重要。
但更大的因素是,中国正在努力,到2040年部署自己的核动力卫星。国防高级研究计划局(DARPA)战术技术办公室主任迈克尔·莱希,在1月份的一次视频会上说,目前高超音速导弹技术差距的教训应该是一个警示,“我们在高超音速方面处于领先地位,只是眼睁睁地看着它消失了……现在我们却在追赶。”
 

2.军方态度

军方高层不愿公开表示支持该项研究
虽然太空部队和五角大楼研究与发展办公室的领导人对将核动力航天器送入轨道的想法公开保持沉默,但米切尔航空航天研究所发布了一份新报告,主张对此进行更集中的工作。
新近,负责研究和工程的国防部副部长海蒂·徐(Heidi Shyu)表示,不会对这个想法发表评论,只是说国防部保护卫星功能的主要战略是通过扩散来恢复:有太多的卫星可以击落。当被问及用于机动的核能时,她说:“我们正在研究许多不同的东西。这不仅仅是一种技术或一种策略。” 
但国防高级研究计划局 DARPA 的一位官员建议重新审视这个想法。DARPA战术技术办公室主任迈克尔·莱希周五对虚拟听众说,特朗普白宫2020 年的政策变化为核推进的新研究扫清了道路。莱希的办公室运行 DARPA 的敏捷地月行动(DRACO)项目演示火箭。去年四月,DARPA 授予通用原子公司一份反应堆和推进子系统初步设计的合同,并给洛克希德·马丁公司和蓝色起源公司一份航天器设计合同。
尽管军方不愿意公开核热推进技术研究,但国家核试验NTP将成为美国与中国太空竞争的重要工具。正如国家情报局局长最近报道的那样,中国“正在努力达到或超过美国的太空能力,以获得华盛顿从太空领导地位中获得的军事、经济和声望利益。”国防高级研究计划局DARPA 和工业界的目标是在 2025年之前将NTP系统送入轨道,该项目名为DRACO,用于敏捷地月作战的演示火箭。2019年,国会拨款 1.25 亿美元帮助国家航空航天局NASA 开发自己的 NTP 演示。表明该项研究正在加紧进行。

 

3.两党态度

两党越来越支持发展空间核动力推进

美国共和民主党对于一些焦点问题历来是激烈党争,互不相让。然而,近年来在一些具体问题上却也能达成共识

特朗普政府在最后几个月制作了一系列国家安全文件,将太空核动力与推进(SNPP)的目标转变为官方政策。拜登政府已表示愿意继续这一势头,至少在开发先进的陆地核反应堆方面是这样。去年3月宣布的美国就业计划支持将核电作为现代化发电和提供清洁能源的一种手段。白宫还在其关于2022年预算申请的暗示中强调了核电研发。 

尽管如此,但必须做更多的工作来推进这项关键技术。如,拜登政府可以在即将发布的国家安全战略更新中强调 SNPP。其管理和预算办公室可以通过在即将到来的 2023 年预算编制中,指导一项正式的、长期记录计划,在近期内支持 SNPP;它还应宣布将执行特朗普关于促进国防和太空探索小型模块化反应堆的行政命令作为跨机构的优先目标;拜登政府明智地选择接受国家太空委员会,这是在政府间推动势头的理想论坛;设立一个常设小组委员会来监督 SNPP 将是审慎的做法。

国防部有类似的机会在其即将发布的国防战略文件和态势听证会上优先考虑 SNPP。五角大楼还可能考虑在太空态势评估中解决这些能力问题,这将为部队发展、条令和作战提供信息,同时帮助工业界和盟国学习成为更好的合作伙伴。 

国会也可以发挥至关重要的作用。立法者应努力将模块化空间反应堆行政命令的目标编入法律;指导联邦政府资助的研发中心从国家安全的角度审查最近美国国家科学院关于空间核推进的报告;与政府和外部专家举行听证会;并全力支持 2022 年拨款法案中的 SNPP 计划,包括增加研发资金。

目前,美国航天事业正在稳步推进。美国已经逾期了20年,但随着两党的持续领导,基本技术将到位,以实现这一愿景,并继续美国在太空中的主导地位。 

图:由核热推进驱动的航天器的构想效果图。国家航空和航天局

 

4.结论与建议


传统的弹性措施已不足以保护和抵御那些认为快速、毁灭性的太空战将成为未来大国冲突一部分的对手。遵循以下六个步骤将有助于确保美国太空部队在未来能够进行防御和进攻性机动作战:
  • 国防部应该采用能够在太空进行决定性机动战的新型太空部队设计。如果没有快速机动的能力,国防部分散和扩散的低地球轨道系统只会为中国和俄罗斯的动能和非动能反太空武器系统提供额外的目标。国防部的 2020 年国防太空战略是应对不断变化的威胁的良好开端,但还远远不够。

  • 国防部应与美国国家航空航天局和能源部合作,开发和部署 SNTP 和其他技术,以提高其威慑和击败针对美国国家安全空间架构的威胁的能力。经过近 70 年的开发、试验和测试,现在是实施 SNTP 空间系统的时候了。

  • 从 2024 财年开始,拜登政府和国会应将 DARPA 的 DRACO 计划从科技开发转移到完整的记录采购计划。这样做将有助于国防部在美国的战略竞争对手之前实施太空机动战。 
  • 国防部应部署能够使中国和俄罗斯目标处于危险境地的地基和天基动能反卫星武器系统。这将为美国领导层提供威慑和防御反卫星威胁的近期选择。国防部可以通过重新调整现有计划来实现这一目标,包括其标准导弹和陆基中程导弹防御拦截计划。
  • 国防部应通过部署任务扩展飞行器 (MEV) 来规避风险,为 GPS 和其他重要卫星星座提供进行有限防御机动的能力,同时保留其机载化学推进剂。 
  • 美国太空部队必须教育公众和国会,使他们认识到美国空间系统面临的日益严重的威胁,以及需要建立一种更强大的部队设计,以增强威慑力。SNTP 可以帮助创建一支急需的灵活机动部队,能够在我们选择的时间和地点产生广泛的防御和进攻效果。


(全文完)


参考链接:

https://www.airforcemag.com/article/powering-maneuvers-in-space/

https://www.defenseone.com/technology/2022/01/us-and-china-could-soon-be-race-nuclear-powered-satellites/360792/



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