未来机器人到底有多强大（空间机器人吹响太空战号角）

自1957年苏联向太空发射第一颗人造卫星以来，太空已经被各大军事强国确认为新的军事高边疆而争先占领。截至2015年，太空卫星总量已达1000多颗，其中我国有140多颗，位居全球第二，然而卫星技术发展到目前却遭遇了一个瓶颈，使其在战争中作用发挥十分有限。

目前的环地轨道上分布着许多太空垃圾，它们主要来自于报废的卫星和火箭发射时遗留的残骸。

卫星能力的局限

这个瓶颈是卫星只能按照固定的轨道飞行。卫星在被火箭发射到一定高度后，因超越了第一宇宙速度（7.9km/s）而脱离了地球引力的限制，在真空中可以不停围绕地球做圆周或者椭圆运动，因为这个速度初值是运载火箭赋予的。运载火箭与卫星脱离时开始，卫星都无法再对该速度矢量进行调整，就只能沿着一个固定的轨道飞行。要想变轨到另外一个轨道上，就需要额外的动力。科学家们开始时在卫星上装上一些燃料，试图实现变轨飞行，但很快发现因为载荷的限制，燃料实际上只能有限地用几次来调整卫星姿态就会耗尽了，远无法实现真正的变轨。燃料一旦耗尽，卫星的寿命也很快到头，特别是低轨卫星在不断地和大气层上部的空气分子摩擦下，导致预设轨道出现误差。误差长期积累后，如果不用燃料进行轨道修正，就会失去控制，甚至成为太空垃圾。因此，如果能够对在轨卫星进行燃料补给，不但可以增加卫星寿命，还有可能实现机动变轨。这项能力的实现在军事上的意义是十分重大的，例如，我国目前的光学侦察卫星与海洋监视卫星可以用于侦搜航母的本就不多，如果按照普通轨道运行，必须维持7天或者14天的重访周期，才能进行较好地全球监视。这就导致作战时想侦察某一区域而卫星没在可用的位置，可侦察该区域时对手已经逃走的尴尬境地。而一旦拥有了卫星变轨技术，就可以临时调集数颗卫星对重点区域进行快速排查，一旦发现航母立即使用反舰弹道导弹攻击，那美军航母就再也不敢轻易驶入我反舰弹道导弹射程范围内。

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卫星正在给目标卫星进行太空燃料补给，但这需要目标卫星有相应的燃料接口和应答设备以及对接程序控制软件，也就是太空燃料补给一般只针对合作目标。

太空里的多面手

实现这一目标的装置叫做空间机器人，它是一个运行在太空、拥有一定智能的，能够在空间自主逼近、绕飞、交汇、捕获合作目标和非合作目标卫星，可以对其进行修理、燃料补充、拆卸的太空机器人。也就是说，除了补给燃料外，空间机器人还可以对故障卫星进行修理，这就大大减少了重复发射卫星耗费的成本。此外，拥有了自主捕获功能的空间机器人无疑还是一种进攻型武器，对敌国卫星捕获后使用武器或者机械臂进行破坏对毫无反抗之力的卫星来说是毁灭性的，而普通的反卫星武器虽然各国也进行过一些试验，实际上却只能对运行在低轨的卫星进行有限的攻击，远不能满足太空战的需求。例如美军标准-3导弹就只能拦截500公里以下目标，这小于大多数卫星的轨道高度。空间机器人还可以承担太空清洁工的工作，目前在环地轨道上，大约漂浮着很多太空垃圾碎片，移动速度达到28160千米/小时。如此高速，就算一块小的油漆碎片都会毁坏其他卫星和太空设备及航天器，甚至是国际太空站。 2009年2月10日上午11时55分，美国铱星33与俄罗斯已报废的宇宙-2251卫星在西伯利亚上空发生相撞，导致两星报废，同时也将太空垃圾的危害第一次现实地呈现在人类面前。以往太空垃圾只能靠其在自主飞行一定时间后自行掉入大气层来处理，但这个过程很缓慢，往往需要几年。在宝贵的地球同步静止轨道高度35786公里附近运行的卫星一旦报废，就会一直运行在轨道而不掉入大气层，这就会成为永久垃圾，导致这一轨道再也无法使用。目前大多数导航和通信卫星都运行于这一轨道，这对人类的危害极大，而空间自主机器人研发成功后，这一难题将得到缓解。

太空机器人除了拥有给太空燃料补给的能力外还可以利用其机械臂对卫星进行维修，机械臂可以抓住目标卫星后将其捣毁或者拖回，这就使其拥有了太空战的能力。

吹响太空战的号角

美国于1999年提出了其轨道空间机器人计划——轨道快车计划，由波音、贝尔航空航天公司、诺斯罗普·格鲁曼公司等机构共同负责。2007年3月8日，美国“宇宙神”5型火箭携带“轨道快车”先期技术验证装置从佛罗里达州卡纳维拉尔角发射升空，进行了为期4个月的自主交汇和停靠能力验证试验。这次实验中，维修卫星成功进行了交会、逼近、捕获、维修等一系列的技术验证。然而这次技术验证是在合作目标上进行的，因此并不能证明美军就拥有了对任何其他卫星进行捕获的作战能力，因此其还并未完全达到全面掌握该技术的地步。一旦美国全面掌握该技术，那我国的卫星和军事安全将会处于巨大的危险当中，而我国从上世纪90年代也开始了这方面的研制，目前已由航天五院完成了空间机器人大型机械臂初样结构臂力学环境试验，这也是空间机械人技术中最难的技术关隘，相信在不久之后，就可以看到我国对其进行太空环境下的技术验证试验。

【延伸阅读】中国导弹列车或让外军数百颗卫星抓瞎

美国《华盛顿自由灯塔》网站12月21日报道，美情报部门透露，他们最近监测到中国从货运列车上进行了东风-41导弹弹射试验。该报道认为，这次实验表明中国将可能模仿俄罗斯建造“末日列车”，即可携带多枚导弹，伪装成普通铁路客货列车，利用遍布全国的铁路网来部署洲际导弹。图为外媒的所谓“试验图片”，实际是太原卫星发射中心的长征6号发射台。

图为苏联SS-24“末日列车” 发射导弹连续镜头。

图为中国东风4B内燃机车资料图，实际仅靠两台该机车的功率不足以用作导弹列车的牵引动力。

苏联SS-24“末日列车”使用3台重型机车作为牵引动力。

RT-23，北约代号SS-24“手术刀”（Scalpel），是苏联于在上世纪七十年代末研发，并于1987年正式定型投入服役，是世界上第一种以铁路机动方式部署的陆基洲际弹道导弹，也是世界上第一种以铁道列车作为导弹系统的陆基弹道导弹系统，因此又被称为“末日列车”或“死亡列车”。

1枚SS-24导弹可装载10枚分导式多弹头，单枚导弹投掷重量约4吨，其中大约有2吨左右是弹头重量，可推测单枚分导核弹头重量为200千克；每枚弹头的当量是40万吨TNT，打击精度CEP（圆概率误差）可达220米。这些SS-24搭载的分导弹头是苏联当时精度最高的实战部署弹头，且威力大，能对美国的导弹发射井形成较高威胁。

每列末日导弹列车配备了3枚SS-24洲际导弹，共计30枚核弹头。每枚导弹长21米，直径2.35米，射程1万公里，采用惯性制导 星光导航的复合制导方式。

美国情报机关曾做过研究，由于SS-24导弹列车外形上与普通客运列车差别不大。跟踪一辆机动中的导弹列车必须同时动用约300颗侦察卫星，而跟踪多辆导弹列车，动用的卫星数量将成倍增加，要实现对导弹列车的有效追踪是相当困难的。据此可以大胆推断，外军追踪中国导弹列车的难度系数也低不了。图为艺术家绘制的SS-24末日列车在山区中准备发射导弹的想象图。

图为谷歌地球上拍摄的SS-24“末日列车”所在的别尔什金（Bershet）基地的卫星照片，该基地位于莫斯科以东1250公里处。

图为美国国防情报局（DIA）绘制的SS-24导弹列车加装洲际导弹想象图。

图为20世纪80年代，苏军技术人员正在别尔什金基地调试SS-24导弹系统，能看到隐藏在车厢内的导弹发射筒全貌，十分难得。

图为SS-24导弹列车发射导弹过程示意图。可见具有相当高的隐蔽性。

核心提示：截至2015年，太空卫星总量已达1000多颗，其中我国有140多颗，位居全球第二，然而卫星技术发展到目前却遭遇了一个瓶颈，使其在战争中作用发挥十分有限。

图为SS-24导弹列车试射SS-24导弹资料图。

图为SS-24导弹列车试射SS-24导弹连续镜头。

俄罗斯曾于2005年宣布永久拆除SS-24铁路机动导弹系统，作为回报，美国则将MX系列洲际导弹全部退役。看似退出历史舞台的“末日列车”，在近几年又有重返现役的势头。

图为“末日列车”控制车厢全景，可见也采用了双人制。

车厢内部的发射控制台。

图为“末日列车”车厢内部的监控台。

发射控制车厢内部还有老式的拨盘式电话，颇有沧桑感。

设备车厢内能看到陈旧的大型电子设备，和当时苏联的许多武器装备一样，都是类似的粗暴风格。

除苏联外，美国在冷战时期也研发过类似的铁路机动洲际导弹系统，例如图中艺术家绘制的铁路机动型MX导弹列车，外观伪装成了普通货运列车。

图为美军MX导弹列车示意图，可见由于技术集成化较高，只需一个车厢就可完成一列SS-24导弹列车的任务，作战灵活性和隐蔽性更强。

图为别尔什金基地内，SS-24导弹列车维护车间资料图。

图为今日已成为博物馆展品的SS-24“末日列车”。

图为SS-24导弹列车专用的隐蔽车库。

图为在博物馆中展示的SS-24导弹发射筒。

（2015-12-24 09:12:00）

【延伸阅读】太空灭绝战！卫星轨道炮打3000吨弹头

美国《国家利益》双月刊网站12月20日发表了题为《揭秘美国冷战时期的“死星”计划》的报道，美航天历史学家斯科特·劳瑟称，这个代号Have Sting的秘密项目实际是一种部署在太空的巨型电磁轨道炮，尺寸与国际空间站相当，一个长约796.8米的炮身结构，能够支撑“Have Sting”的电磁加速器、核反应堆、低温贮罐区以及像马戏团帐篷般大小的相控阵雷达。 图为Have Sting太空轨道炮项目方案示意图。

提起电磁轨道炮，对喜欢科幻作品的军迷来说可谓是耳熟能详，其主要是利用轨道电流间相互作用的安培力发射弹丸。轨道炮由两条平行的长直导轨组成，弹丸放置在导轨间．当两轨接入电源时，强大的电流从一导轨流入，经弹丸从另一导轨流回时，在两导轨平面间产生强磁场，磁场与电流相互作用，产生强大的安培力推动弹丸以超高速射出，理论上可达亚光速，且后坐力要小于传统火炮。其最初由法国人维勒鲁伯于1920年发明。图为电磁轨道炮发射原理示意图。

轨道越长，轨道炮产生的能量就越大，炮弹飞行的速度就越快。据美媒报道，炮身近800米的Have Sting可以将啤酒罐大小的炮弹加速至每小时5.6万千米射向地表，威力相对于人造流星撞击地球，其发射所需的电能由通用电气公司研发的兆瓦级核反应堆提供。图为军迷制作的Have Sting3D模型，需要注意的是该图并非尺寸对比图，只是设想将会由航天飞机搭载入轨组装。

图为科幻电影《变形金刚2》中出现的美海军舰载电磁轨道炮。这种轨道炮的功率和威力与Have Sting相比，只能算“战术级”武器。

尽管Have Sting最终未能付诸实施，但类似设定已多次在科幻电影和游戏中使用。图为著名第一人称射击游戏《光环2》中出现的“开罗”轨道防卫站示意图，可见轨道站的主体就是一门巨型电磁加速炮（MAC）。根据设定，该炮长802米，可将3000吨重的钨合金弹头以相当于光速的4%的初速发射出去，威力相当于51.6亿吨当量TNT。与之相比，为战舰提供停靠补给反而成为了轨道站的附属功能。

其800米的炮身设定与现实美军曾计划研发的Have Sting十分相似，但弹丸威力要夸张许多。 图为《光环2 重置版》中的开罗轨道站，尽管只是局部，通过与周围护卫舰对比，可见超级MAC炮管的尺寸之大。

图为《光环 传奇》动画中，超级MAC炮发射瞬间，其一发的威力可以击穿多艘带有能量护盾的外星战舰。

实际上，著名空战射击游戏《皇牌空战5》中出现的SOLG战略攻击卫星的原型可能也取自Have Sting项目，但该炮的设计更夸张一些，除巨大的炮身外，还另外伸出4个类似支柱的构造体，内部实际是4个战略核弹弹舱，可直接利用轨道炮将核弹射向地表。图为游戏中玩家使用战机拦截再入大气层的SOLG卫星，可见其尺寸之大。

上述几种太空轨道炮其实是在可预见的未来能够付诸实现的“超级武器”，相比之下，“死星”的设定就显得过于玄幻了。根据《星球大战》的官方设定，“死星”直径120千米，其大部分内部空间被用于维持其大型超级激光炮和发电机所必需的系统，核心是一个超物质反应堆，内部进行超大规模的聚变反应，恒星燃料瓶排列在其边缘为聚变反应助燃。图为《星战》中”死星“战斗空间站的剖面图。

死星的超级激光炮直接从超物质反应室汲取动力。其多面放大水晶将八条单独分支激光束的破坏力组合成一道强度堪比恒星核心的能量束，射击一次就可摧毁一颗行星。现实中，能够为死星提供动力的能源系统，在相当长的时间内恐怕都很难问世。

图为另一张”死星“空间站的结构图，红色部分为大型超级激光炮，可见其与核心是直接相连的。

在《星球大战 原力觉醒》中登场的“弑星者基地”相当于“死星”的威力升级版，不仅仅能摧毁行星，还能引起恒星迅速变成红巨星，进而摧毁整个行星系，其供能系统由所在恒星系的恒星获取能量，将其存储在基地行星核内的磁场中，然后把那种能量转换成超高强度的光束通过超空间发射出去，只需一击就能摧毁另一星系中的多颗星球。

图为著名即使战略游戏《命令与征服3》中的GDI离子炮卫星，威力要远强于电磁轨道炮，但实现难度要比电磁轨道炮大很多。

《Baldr Sky》系列中的”贡格尼尔“（奥丁神枪）对地光束扫射卫星。

科幻作品中的卫星轨道炮群。

（2015-12-23 09:02:00）

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