简单百科
X-37B

X-37B

X-37B（别名：轨道试验飞行器、先进技术验证机，英文：Orbital Test Vehicle，缩写：OTV）是由波音公司“幻影工作室”研发制造的，第一种可重返大气层并水平着陆、执行在轨试验任务的无人可重复使用航天器，主要用于空间技术试验与验证平台。

X-37B是X-37项目的产物，该项目源于1996年美国出台的《美国国家航天政策》，即美国“控制空间”战略，在此之后，美国航空航天局提出“Future-X”计划，X-37B应运而生。从1999年X-37立项算起，到2010年X-37B首次入轨飞行试验，整个研发计划历时11年。起初，美国航空航天局(NASA)和波音公司联手研发该飞机的目的主要是取代航天飞机，但在2004年，由于该项目出现经费欠缺等一系列问题被搁置，改由美国空军接手，自此X-37B成为绝密的军事项目。X-37共发展出3个型号的试验飞行器，X-37A主要是验证机，X-37C是用于未来载人的型号，X-37B则是专门应美国空军的要求而发展的型号。X-37B有点像航天飞机的缩小版，个头只有航天飞机的四分之一，长8.8米、高2.9米、重5吨。目前，共有两架X-37B原型机在执行发射任务，截至2025年2月，X-37B共执行了7次发射任务，累计飞行超过20亿公里，累计在轨运行时间超过3774天。

长期以来，美国一直在试图削弱发射X-37B所产生的军事影响，但各国军事专家普遍认为，X-37B作为一种可衍生出多种作战能力的通用武器平台，不仅可以在太空轨道上部署大量低轨道侦察卫星，还能充当反卫星武器，甚至是太空战机。在未来空间作战形态中，X-37B很可能成为美国军队争夺太空控制权的主战装备。

功能定位

美国航空航天局（美国国家航空航天局）文件显示，X-37B具备太空客货运输能力，通过任务拓展，X-37B可以具备执行低轨道货运和乘员运输的能力。X-37B的客运能力得到完善，能有效充当太空巴士，将宇航员及时送往空间站或其他在轨飞行器，执行各类控制、维修任务。

波音公司官网显示，X-37B主要用于在地球上空150至500英里（240至800千米）的低地球轨道上运行。它是自航天飞机诞生以来，第一个能够将实验返回地球进行进一步检查和分析的运载工具。美国军队将利用这种无人航天器来支持长期太空目标。

美国太空军表示，X-37B是测试平台，主要用于验证可重复使用的航天器技术和机密的太空项目。

历史沿革

研制背景

从20世纪50年代以来，美国军方一直致力于可重复使用空天飞机和跨大气层飞行器的发展，希望通过利用空天飞机，满足美国军方对按需发射、降低运行成本、改进空间管理、保持空间优势等方面的迫切需求。

1996年，美国出台的《国家航天政策》表示，要发展外层空间控制能力，以保证美国自由进出空间和利用空间，并限制他国自由进出空间和利用空间的能力。由此，美国正式提出“控制空间”战略。同年，美国航空航天局提出Future-X计划，X-37等多个项目应运而生。

1999年，美国国防部发布的空间政策表示，空间是与海陆空一样重要的领地，美国军队在空间进行军事活动，将有助于实现国家安全目标。美国作战部队极度依赖战场态势感知的卫星系统，很多情报的传输也高度依赖于卫星图像，在这种情况下，如果卫星系统遭到打击或者发生故障，就得重新发射一颗新的卫星。鉴于此，美国太空司令部建议研究一种军用空间飞行器（MSP），来满足快速发射卫星飞行器的需求。MSP概念的提出主要包括四个类型，分别是用于空间军事行动的飞行器（SOV）、用于空间机动的飞行器（SMV）、模块化的嵌入级（MIS），以及用于通用航空的飞行器（CAV）。其中空间机动飞行器（SMV），这种可重复使用的无人卫星运载器概念的提出，就是为了满足美军快速发射卫星飞行器的需求。

发展历程

前期验证

在美国提出空间机动飞行器（SMV）概念后，相继实施了X-40A、X-37A等项目验证计划，为X-37B的研制成功奠定了技术基础。

X-40计划始于20世纪90年代中期，该计划的第一个飞行器被称为“集成化技术试验台”(ITTB)，由波音公司研制。ITTB采用升力体构形，带有V形尾翼，无动力，装有前三点起落架装置和GPS/惯性导航系统。最早作为美国空间机动飞行器（SMV）的90%缩比样机，主要用于研究SMV从空间返回地面过程最后阶段的低速进场和着陆试验。1997年，ITTB定名为X-40A。1998年开始，美国空军和美国航空航天局采用直升机吊装方式，多次进行X-40A低空低速空中投放飞行着陆试验。

在X-40研究成果的基础上，美国航空航天局、美国空军和波音公司联合出资启动了X-37项目。X-37项目包括两个部分，分别是X-37A进场着陆试验飞行器(ALTV)和X-37B轨道试验飞行器(OTV)。美方首先研制测试的是进场着陆试验飞行器X-37A，X-37A在X-40A的基础上体积增大了20%，包括轨道机动的火箭发动机、先进可重复使用的热防护系统、有效载荷舱和导航/飞行控制系统，X-37A主要用于验证飞行器的气动性能和进场、着陆技术。2005年6月21日，X-37A首次由白骑士飞机携带升空进行了首次载飞试验。2006年4月，X-37A进行了首次自由滑翔飞行，在着陆过程中，受到了轻微的损伤。2006年8月18日，进行了第二次试验，同年9月26日，进行了最后一次实验，最后两次试验中有一次实现了成功着陆。

项目上马

2006年11月，美国空军宣布在X-37A的基础上发展Ｘ-37B验证机，即轨道试验飞行器（OTV）。该项目由美国空军快速响应能力办公室主管，波音公司作为主承包商，美国航空航天局和空军研究实验室（AFRL）参与相关工作。X-37B的设计方案几经修改，美国空军要求波音公司设计的X-37B在轨道时间为270天。

按照最初的设计，X-37B拟由航天飞机携带进入太空，但是在随后的研究中发现，这一方式成本太高，后续改由阿特拉斯-5（宇宙神-Ⅴ），SpaceX 猎鹰9号火箭搭载升空。X-37B的发射成本不到航天飞机的1/10，这使其在经济适用性方面具有显著优势。在太空中，X-37B自身携带的火箭发动机可实现25马赫的最高飞行速度，开展多项实验任务，然后再入大气层返回地球，水平降落至传统地面机场跑道上。

发射任务

2010年4月22日，X-37B轨道试验飞行器项目的第一个任务OTV-1发射升空，在轨飞行224天。随后OTV-2、OTV-3、OTV-4、OTV-5、OTV-6、OTV-7任务，分别于2011年、2012年、2015年、2017年、2020、2023年相继发射成功。截至2025年2月，X-37B已执行7次太空任务，累计飞行超过20亿公里，累计在轨时间超过3774天。其中，第三次飞行试验在轨时间为671天，反映出其技术水平的不断提升。

作为美国最高机密项目，X-37B一直很神秘，目前，外界仅能获取X-37B每次飞行的部分公开任务。第一次飞行验证了先进制导和热防护系统，太阳能帆板展开，飞行器自主再入和着陆，五次大幅度变轨测试。第二次飞行验证了飞行器轨道横向机动能力，X波段雷达和机械臂等载荷能力。第三次飞行验证了飞行器可重复使用性能，通过发动机周期性点火维持轨道高度恒定在距地球343-360 千米。从第四次开始，X-37B便展开载荷搭载试验，第四次飞行，测试了新型霍尔推进器、极高频通信及新材料等试验载荷，验证了在不同基地灵活着陆的能力。第五次测试了先进结构嵌入式散热器性能和重复使用能力，并首次开展了以更高轨道倾角进行机动的测试。第六次任务携带的实验比之前几次更多，其中携带的一颗卫星是美国空军学院的FalconSAT-8，它带有五个专注于推进技术的科学载荷。同时，美国航空航天局关于研究辐射和其他空间效应，对用于种植食物的材料和种子影响的实验也被带上了太空。美国海军研究实验室的一项实验将测试利用微波束从太空向地球发送太阳能。此外，OTV-6任务还第一次携带了一个服务舱来进行额外的实验。

2023年12月28日，美国太空探索技术公司（SpaceX）在佛罗里达州肯尼迪航天中心成功发射美国军方X-37B“轨道实验飞行器”。据报道，这是X-37B“轨道实验飞行器”的第七次发射。此次发射使用了SpaceX公司的“重型猎鹰”运载火箭，会将X-37B送往更高的轨道，但不清楚飞行器前往的确切地点。2025年2月22日，据报道，美国太空军首次公布了X-37B空天飞机拍摄的地球照片，其显示了一张X-37B机载摄像机在2024年执行第七次任务时拍摄的地球画面。

后续型号

X-37系列共规划了3个型号，除了前期用于测试自主着陆能力的X-37A，以及目前正在进一步测试的X-37B以外，波音公司也提出了X-37C方案。X-37C是X-37B放大载人型发展方案，尺寸将达到X-37B的180%左右，可搭载最多6名航天员升空。其主要发射工具是阿特拉斯-5火箭，该机上也可搭载波音CST-100商用太空集装箱，用于向国际空间站运送人员和物资。航天员座椅席将安置在X-37内有加压舱的一侧，为发射台攀升与0重力操作留下通道。乘员从X-37C的顶部舱门进入，遇有紧急情况此出口也用于逃生。载人型X-37C能够完全自主发射、中止、交会、对接、出坞、脱轨、着陆，无需乘员给予任何帮助。

基本设计

机型结构

X-37B全机尺寸仅为航天飞机的四分之一，长不到9米，高仅2.9米，拥有一个 2.1米 × 1.2米的载荷舱，最大搭载力不足5吨。其两侧机翼为细长边条翼与短小三角翼飞机组合而成的双三角翼、机翼后缘设计有全翼展的襟副翼、一对Ｖ形尾翼、Ｖ型尾翼中间有减速板、飞行器后面带有体襟翼、飞行器腹部为平面的翼身组合体布局，该布局在高超音速机动、超声速俯仰转换、跨声速及亚声速机动、着陆升阻比、着陆速度、接地姿态及侧风状态下，都获得了良好的配平和控制特性。X-37B的外形构造接近航天飞机，其拥有同样的圆钝形鼻子和梯形机翼，不过不同之处是，X-37B将航天飞机固有的单垂尾设计改成了V型双垂尾，以便将飞行器安放在火箭的整流罩内。X-37B还配有从有效载荷舱内展开的太阳能电池阵，用于在轨期间的供电。此外，该机并未配置液压系统，所有飞行控制装置、气动表面和制动器均使用机电驱动。

防护系统

由于X-37B轨道试验飞行器翼面积小，加之再入大气时速度高，气动加热比航天飞机更加严重，翼前缘温度高达1649摄氏度以上，因此，对其热防护系统就提出了更高的要求。针对X-37B鼻锥和翼前缘防热要求，美国航空航天局阿姆斯研究中心提出了防热结构的新概念，即摒弃防热与隔热各自独立设计的传统思想，实现了抗氧化烧蚀外层与高韧性隔热基体的一体化设计，采用机械连接方式将具有优良抗氧化烧蚀性能的外层与具有良好抗冲击载荷性能的隔热基体有效组合，并统一进行涂层处理，简化了机身的隔热结构设计，实现了功能、防热、隔热一体化、模块化的设计。

X-37B的热防护系统最突出的特点是采用了新型的热结构材料，其热防护能力更强，可重复性更好。其轻质耐高温材料最高可以承受1700℃的高温，这不但保证了X-37B的重复在轨飞行能力，也减少了其维护时间和维修成本。飞行器的机身采用复合材料结构，即一体化的石墨/聚酰胺构架，减少了防热瓦和防热毡的使用量大大降低了飞行器的质量，提高了整体防热能力；翼前缘采用一体化的耐高温材料“强化单体纤维抗氧化陶瓷瓦”（TUFROC），这种材料能够承受再入大气层时1650摄氏度以上的高温，性能超过航天飞机机翼前缘使用的碳/碳复合材料，能够经受飞行器再入飞行时最苛刻的热环境。

动力系统

X-37B的动力系统主要由尾部的主发动机与前置的侧推进器构成，尾部也有一个侧推进器，主发动机采用一台AR2-3火箭发动机，使用四氧化二氮/甲基肼组合燃料作为动力，最大推力为29.3千牛。X-37B的前置推进器后方有JP8燃料箱，根据美空军和美太空军发布的官方信息测算，X-37B前部和后部燃料箱总容积在2立方米左右，能够容纳1吨的燃料。此外，X-37B还携带有太阳能电池板，便于长期执行任务。在X-37B执行第四次任务时，使用了新型侧推进器，其作用是提供及时而恰当的反作用推力，由X-37B上的机载计算机控制推动力的大小，配合主发动机完成在轨机动。尤其是当X-37B接近目标航天器时，侧推进器需要精确控制推动力的方向和大小，确保缓慢接近、保持相对静止以及调整X-37B的姿态。

控制系统

X-37B的姿态控制包括姿态稳定和姿态机动，该机装备了三轴稳定系统。按照一般空间飞行理论，侧航轴与轨道相切，仰航轴垂直于轨道平面，偏航轴正交于俯仰轴，向下指向地球中心。陀螺仪测量卫星角速度，通过姿态控制执行机构控制完成。姿态控制系统由敏感器、控制电路与计算机、驱动执行机构三大部分构成。X-37B机载多频段通信天线，两组太阳能帆板提供电能。不论飞机的方向、角度和轨道如何变化，太阳能帆板始终对准太阳，通信天线始终对准地球和通信卫星。

性能参数

技术特点

通过试验并结合有关报道，X-37B已具备机动变轨躲避能力、长期在轨维持服务和重复使用等技术能力。

机动变轨：X-37B轨道试验飞行器曾多次改变了飞行轨道。第一次发射X-37B时，其轨道是近地点403km，远地点420km；第一次变轨于2010年8月初，持续2个月，近地点433km，远地点444km；第二次变轨发生于2010年10月初，持续30天，近地点390km，远地点为395km；第三次变轨发生于2010年11月，近地点315km，远地点328km；第四次变轨发生于2010年11月，轨道进一步降低，变为近地点281km，远地点为292km。X-37B频繁变轨，意味着它具有贴近他国卫星甚至将其“劫持”的能力。

长期在轨维持服务：按照设计要求，X-37B能够在太空中执行270天的任务。但是，从六次发射情况来看，X-37B的在轨时间从第一次的224天到第六次的908天，每一次都创下新的纪录，基本上保证了美国无人航天器在太空长期执行任务的状态。同时，X-37B可利用其强大灵活的机动能力和配备的机械手，为美国军用卫星长期提供加注燃料等服务。

重复使用：重复使用能力是X-37B具备的重要技术能力，X-37B的平安返回地面证明其配备的全自动导航与着陆系统、天地通信系统、耐高温陶瓷以及碳基复合材料等都相当成熟，也标志着X-37B已成为继苏联的暴风雪号航天飞机之后的第二架成功自动飞行着陆的轨道飞行器。

发射记录

发展前景

空间作战

兰德公司防务分析专家彼特·威尔逊认为，X-37B被认为是能将少量的有效载荷送入轨道，执行一系列的军事任务，然后再返回地球的飞行器的雏形。其可以作为一种可衍生出多种作战能力的通用武器平台，很可能成为美国军队未来争夺太空控制权的主战装备。司嘉在《中国青年报》撰文称，X-37B凭借天地往返、长期驻轨、快速反应等优势，未来将成为美军遂行航天侦察、通信指挥、空间对抗、远程精确打击等多样化任务的重要武器平台。申起有、李鹏程在《人民网》撰文称，在未来战争中，X-37B不仅可以承担高超音速飞机的所有任务，还可以在此基础上，对航天发射和空间作战产生重大影响。

反卫星武器

任三孩、黄建余等人认为，X-37B轨道试验飞行器可被用作反卫星武器平台，搭载激光武器、微波武器、动能武器等杀伤武器，升空后通过轨道机动迅速到达设定目标附近，利用自身携带的武器对其进行攻击。王君、李大光在《解放军报》撰文称，X-37B的内置货舱可以搭载小型机械臂，抵达轨道后可以展开轨道作业。机械臂具备捕捉卫星的能力，能够对多种轨道卫星构成潜在威胁，如抓取敌方在轨卫星、释放小型载荷、破坏航天器等等。

太空战机

佛罗里达州立大学的汉德贝里教授认为，只要更换X-37B的载荷，可进行两小时全球打击。X-37B升空后，如果将试验载荷直接换成精确打击武器，可出其不意地到达任何目标的上空，从空间对地面敏感军事目标进行打击。由于无需考虑气动布局，X-37B除了装备精确制导武器以外，还可以装载或挂装多种武器，成为标准的太空战机。

侦察卫星

王君、李大光在《解放军报》撰文称，X-37B内置货舱中携带的小型卫星，可以用来快速在太空轨道上部署大量轨道自行车。同时，X-37B也可以用来进行太空侦查，其侦察观测目标不仅包括海、陆、空、天等军事设施，还包括在太空轨道运行的各种卫星，并将侦察信息实时传递给作战单位。智韬、李伟在《中国青年报》撰文称，与传统侦察卫星相比，X-37B的机动侦察性能更强。不仅能按既定的设计侦察相关区域，而且能够根据需要改变飞行轨迹，灵活机动至传统侦察卫星的覆盖盲区，从而增大侦察和监视的面积。X-37B还可有针对性地飞临目标上空，实现对敏感地区的及时、重点侦察和监视。这种灵活的变轨机动能力，将使敌方很难发现其轨迹行踪，从而达到隐蔽生存的目的。同时，X-37B能够有效躲避各类反卫星导弹或武器的攻击，从而显著增大了自我防卫能力，提高了自身的安全性。