突入重围 - 美军开发军事货运新概念_风闻

今年6月4日，美国空军部正式启动了“火箭货运”项目，将其列编为先锋计划下的第4个子项目，在2022财年预算需求中申请4790万美元，比2021财年的973万美元翻了近五翻，表明这一新概念已经成为美国空军科技研发的最优先级任务之一。

先锋计划（Vanguards）是美国空军《 2030 年科技战略》中确定的科技转型规划之一，类似一个孵化器，由美国空军研究实验室和业界共同开发，通过快速原型设计与创新演示试验发展新型武器系统和作战概念，以获取未来战场上的优势作战能力。在此之前已经公布的三项先锋计划，分别是：

1. 金帐汗国计划（Golden Horde） - 2019年设立，开发网络集群化弹药系统，通过先进数据链将采用不同技术的库存弹药联结为一个集成系统。它采用一种被称为“play calling - 呼叫启动”的半自主方式，当满足某些预设条件时将触发武器集群的协作行为，从预设项中选择交战规则。

目前正在开发的验证性武器包括CSDB-1协作式小直径炸弹和CMALD协作式微型空射诱饵，可以实时监测敌方防空动态并协同作出反应，遭到拦截毁伤后自动重组网、自主确定目标优先级并分配目标，在敌方采取行动之前发动有效攻击。而空军现有的弹药系统都只能执行预设的任务，如果敌情发生变化，预编程弹药将失效，必须投入其它具备相对应功能的武器。

2. 导航技术卫星3计划（NTS-3）- 将于2022年发射升空的NTS-3是美国新一代试验性导航卫星，采用突破性的定位、导航和授时技术，包括电子相控阵天线、可在轨重编程的抗干扰数字信号发射器、能自动感知电磁环境变化关闭系统避免太阳风暴袭击的地面站等等。试验卫星将在地球同步轨道上运行一年以测试新型GPS系统的软硬件，为更灵活、更稳定和更具任务弹性的未来卫星导航技术架构铺平道路。

3. 天空博格计划（Skyborg）- 于2019年加入先锋计划，开发用于高烈度战场的低成本、集群化、自主作战无人机（例如今年3月5日首飞的XQ-58），配合F-35和F-15EX等有人驾驶战机作战。

无人机依靠内嵌的人工智能系统和先进传感器，根据飞行员的设定自主检测空中和地面潜在威胁、对目标进行排序，选择打击或躲避敌机的合适交战程序。天空博格不会取代飞行员，而是向他们提供关键数据以支持快速、准确的决策，共同建立更强大的态势感知和生存能力。它将成为美国空军的力量倍增器，以低成本的开放性、模块化、可扩展性技术创造全新的空中作战方式。

上面三个计划虽然概念先进但仍然在大众认知范围内，而这最新的老四可就有点脑洞大开了。火箭货运计划（Rocket Cargo）将采用垂直起降火箭开发一种全新的军事后勤运输方式，按欧美最喜欢说的一句话，这又是一个游戏规则改变者（game changer）。该项目由美国空军部牵头，空军研究实验室负责实施，目前能够确认的潜在用户是空军运输司令部和特战司令部，寻求以更低的成本满足一小时全球快速反应的要求，不过今后的服务对象将是整个国防部下属的后勤体系。

时过境迁，如今囊中羞涩的美国空军再也没有冷战时期不惜代价地大手笔开发超级武器的实力和魄力了（参见：西雅图飞行博物馆巡礼（1）：细品黑鸟（上）），因此它并不打算自己造火箭，而将通过“服务租赁”的方式采用商业火箭运营，空军部目前拒绝透露潜在合作方的名称。

虽说火箭是租来的，但并不是现成的货架产品，而是货真价实的特种军用设计，必须满足远比商业火箭苛刻得多的条件，包括：运载能力达到100吨级（超过C-17的77.5吨），不仅能装货，还要考虑运人的潜力；在60分钟内抵达全球任何地点；火箭整体可重复使用；能在类型多样的非常规材料/表面上降落、在密集人群和建筑附近降落，在缺乏地面支持的偏远地区作业；火箭载货舱能够迅速装卸；具备再入大气层后空投货物的能力（如果落区无法支持火箭安全着陆）。

2020年10月，美国运输司令部司令斯蒂芬·莱昂斯上将就曾宣布将和太空探索技术公司（SpaceX）及探索之弧公司（XArc - 太空工程咨询公司）合作开发“一小时内将相当于C-17的载荷运送到全球任意地点”的新概念。

SpaceX公司今年5月6日试飞的“星舰”SN15号已经成功演示了这种能力的可行性。依托投资额上百亿美元的现有商业火箭基础技术，美国空军不必重复投资，可以将有限资金投在军用货运火箭所需的独特技术上，拓展商业火箭的任务能力以满足国防部的后勤运输要求，最终的成品由商业航天公司代工，以尽量减少设计、制造、运营成本，降低技术风险。空军公布的“火箭货运”效果图也显示出火箭构型和SpaceX的“星舰”非常相似。

> 左为“星舰”SN15号，右为“火箭货运”设想图

2021财年，空军研究实验室通过模型、仿真和分析验证了“火箭货运”的概念、算法、设计、用途、性能和运作成本，并通过现有商业火箭发射活动收集操作数据。2022财年将完成评估空投能力和高速分离特性的风洞试验，确定新型集装箱设计和装载/卸载方案，测试搭载货物与火箭发射/太空环境的兼容性，展开早期的端到端测试。

空军希望采用“星舰”一类的可复用火箭，通过太空或者亚轨道飞行迅速达到降落地点，卸载并重新装载后返回发射地点；或者在指定地点空投载荷。空军内部甚至还讨论了在太空中预置货物以便在危机或者其它突发事件中快速部署的可行性。从高烈度冲突到人道主义救援，这种全球快速部署人员、武器和物资以应对时局急剧变化的能力都具备极高的价值。

> 1963年提出的陆战队T-100货物与人员运输火箭效果图，采用航母发射模式，从图上看显然是经过改装的“企业”号

火箭运货并不是一个新概念，从上世纪50年代太空竞赛开始就已经多次提出，最近一次是2002年由美国空军和海军陆战队联合提出的“小规模太空运输与注入”计划（SUSTAIN），国防高级研究计划局和空军研究实验室为此专门展开了“热鹰”项目，探索研制一款小型亚轨道飞行器的可行性，以在两小时内向全球任何地形范围投送一个加强班的兵力。该项目结束时的结论是具备技术上的可行性，可在5-10年的时间框架内实现。

> SUSTAIN概念方案之一

过去火箭的高成本和低载荷使它不具备实战可操作性，发展到今天虽然“星舰”火箭的近地轨道运载能力已经超过100吨而且成功实现垂直着陆，但军用可复用运载火箭仍然存在很多悬而未决的技术性难题。

> 从左到右分别是“星舰”SN8、SN9和SN10的试飞姿态与轨迹，垂直起飞至最高点后进行调姿腹部向下飘落，接近地面时发动机点火翻转为直立反推软着陆

其中最大的疑问就是如何保障火箭在前线地区的生存力，火箭在起降时将产生难以隐蔽的巨大噪音和尾焰，满载燃料的火箭就是敌方绝佳的靶子。美国空军明确表示，火箭货运计划的目标就是探索前线快速发射能力、如何迅速构建着陆场、火箭的可探测性等基础性课题。

> “星舰”SN15号着陆过程，当天飞行高度达到1万米

如何将这种创新运输能力整合到现有的国防后勤供应链中也是一大挑战，包括快速反应任务规划、地面货物快速运输、发射/着陆场运作、和商业航天体系的协调等。

另一大障碍就是价格。SpaceX目前可复用“猎鹰9”火箭发射的商业报价为6200万美元一次，“重型猎鹰”则为9000万美元，当然这是将载荷发射入轨的价格，而不是亚轨道投送物资。去年SpaceX公布“猎鹰9”单次发射的成本约为2800万美元，马斯克甚至希望今后“星舰”的发射成本能降低至200万美元。即便是200万美元也远高于使用一架C-17向全球范围运送70吨货物的成本（约为54万美元）。造成巨大成本差异的首要原因当然是速度，C-17飞越半个地球至少需要18小时，火箭货运计划的1小时几乎可以说是瞬息而至了。

美国空军并没有把全部期望都寄托在SpaceX一家身上，将向多家商业公司授出开发合同。金帐汗国计划将在2022财年完成孵化，启动技术转化程序而被移出先锋计划，火箭货运计划将替补它留下的空缺以获得充足的经费支持。

目前火箭货运计划仅仅处于概念性探索阶段，技术、成本、安全等很多方面还充满不确定性。但它显示出的前景确实非常诱人，设想一下火箭货运的典型使用场景：今后5-10年如果在印太地区爆发高烈度战争，美军在冲绳或者朝鲜半岛因为受到对手强大区域拒止力量的封锁而暂时失去常规海、陆、空运后勤补给能力，战损的关键雷达或导弹系统急需备件以恢复战斗力，这时货运火箭突破重围从天而降，可以起到力挽狂澜的关键作用。

另一种美国政府考虑的场景则是在某一偏远小国忽然爆发内乱，美国大使馆遭到猛烈围攻（类似当年的利比亚），而附近并没有可以迅速投入的美军部队及相关运力。危及关头货运火箭将成为挽救美国外交人员及大国政治颜面的救命井绳，在大使馆院内着陆，装载人员及关键文件、设备后迅速升空返回本土。

> 2018年2月6日，2枚“重型猎鹰”的助推火箭在首次发射试验中同时成功着陆

最后顺便说一句我对于SpaceX和Tesla的看法，这两家科技公司确实是传统航天、汽车工业中的一股清流，以种种打破常规的开发思维和运营方式带来突破性的发展，将过去高高在上略显神秘的航天和电动车技术白菜化。但是理性看待这两家公司，马斯克的光环背后是NASA和华尔街的巨大技术、资金投入，甚至有美国军方或明或暗的支持。白手起家也好、代理人也罢，对SpaceX和Tesla不必过分神话也不必刻意贬低，更激烈的竞争还在后面。

> 贝索斯的“蓝色起源”公司在今年4月15日完成“新谢泼德”号火箭的第15次发射试验，飞行高度达到105公里，并成功降落在距离发射台3公里的着陆台上

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