隨著最近太空飛行和衛(wèi)星發(fā)射活動(dòng)的大量涌現(xiàn),通信、監(jiān)視以及商業(yè)和政府運(yùn)作等重要技術(shù)應(yīng)用已經(jīng)令外層空間區(qū)域處于飽和狀態(tài)。本書(shū)總結(jié)了有助于實(shí)現(xiàn)太空防御和外層空間武器化的科學(xué)技術(shù)。盡管本書(shū)討論了與美國(guó)有敵對(duì)關(guān)系的其他國(guó)家的活動(dòng),但討論重點(diǎn)仍是美國(guó)的相關(guān)工作,并由此總結(jié)了相應(yīng)的防御計(jì)劃。本書(shū)簡(jiǎn)述了美國(guó)如何卷入太空競(jìng)賽的歷史,并定義了航天器在地球軌道上的地位。在對(duì)作為作戰(zhàn)域的外層空間進(jìn)行全面研究后,對(duì)采用威懾手段成功防止太空戰(zhàn)這一問(wèn)題,本書(shū)作了初步的探討。
本書(shū)能夠?yàn)樽x者提供技術(shù)和歷史背景,以便了解航天器與我們?nèi)粘I畹拿芮新?lián)系,以及敵人的威脅如何引發(fā)太空戰(zhàn),及其對(duì)我們現(xiàn)有生活方式的破壞作用。
我曾于2017年經(jīng)施普林格出版社出版了第一本書(shū),即《太空探索蘊(yùn)含的政治與危險(xiǎn)》,該書(shū)初步總結(jié)了人類(lèi)太空探索以及政治對(duì)NASA未來(lái)(尤其是在登月后)發(fā)展的影響。太空探索的未來(lái)越來(lái)越依賴于其他國(guó)家和私營(yíng)企業(yè)。第一本書(shū)全面概述了新的美國(guó)太空計(jì)劃,該計(jì)劃在過(guò)去50年中發(fā)生了巨大變化。
《太空戰(zhàn)》總結(jié)了有助于實(shí)現(xiàn)太空防御和外層空間武器化的科學(xué)技術(shù)。盡管本書(shū)亦論述了與美國(guó)有敵對(duì)關(guān)系的其他國(guó)家的活動(dòng),但討論的重點(diǎn)仍是美國(guó)的相關(guān)工作,并由此總結(jié)了相應(yīng)的防御計(jì)劃。對(duì)可能發(fā)生的太空戰(zhàn)的討論理應(yīng)包括美國(guó)如何卷入太空競(jìng)賽的歷史總結(jié),并定義航天器在地球軌道上的地位。在對(duì)作為作戰(zhàn)域的外層空間進(jìn)行全面研究后,對(duì)于采用威懾手段成功防止太空戰(zhàn)這一問(wèn)題,筆者仍然保有期待。
我是科幻小說(shuō)描繪的外層空間沖突故事的熱心讀者,但作為一名科學(xué)家和工程師,我知道,對(duì)于生活在地球上的人們來(lái)說(shuō),現(xiàn)實(shí)比書(shū)籍和電影所描繪的要嚴(yán)峻得多,也更令人擔(dān)憂。我想通過(guò)本書(shū)介紹太空探索、地球軌道上的存在和軍事行動(dòng)如何在整個(gè)太空競(jìng)賽中相互交織以及未來(lái)的演變方向。
我曾從事航空航天工程領(lǐng)域的工作,其中包括參與NASA在休斯敦的航天飛機(jī)計(jì)劃,在第一次發(fā)射前和前幾次發(fā)射活動(dòng)均有所參與,受聘為任務(wù)控制中心的航空航天飛行任務(wù)控制員。NASA的航天飛機(jī)是第一款在重返大氣層時(shí)像飛機(jī)一樣運(yùn)行的飛行器,需要開(kāi)發(fā)一系列操作工具。在20世紀(jì)70年代中后期,航天飛機(jī)軌道器已經(jīng)完成設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)和制造。NASA聘用我時(shí),他們正準(zhǔn)備用波音747飛機(jī)運(yùn)輸原型企業(yè)號(hào)航天飛機(jī)并開(kāi)展跌落測(cè)試,以測(cè)試其滑翔能力。我逐漸熟悉航天飛機(jī)和NASA的各項(xiàng)任務(wù),并了解軌道器在再入機(jī)動(dòng)期間的穩(wěn)定性。在點(diǎn)火離軌后,軌道器將多次進(jìn)行S形轉(zhuǎn)彎,以便在著陸前降低航天器的速度。除此之外,沒(méi)有其他組合飛機(jī)/航天器曾在地球大氣層之外以高超聲速飛行。不過(guò),還存在很多未知領(lǐng)域。我的小組研究了SR71、X15等其他高超聲速航空器和實(shí)驗(yàn)性推舉裝置,試圖深入了解軌道器作為滑翔機(jī)運(yùn)行的方式。事實(shí)證明,軌道器非常穩(wěn)定,在下降過(guò)程中從未出現(xiàn)不穩(wěn)定狀況。
我的主要任務(wù)之一是協(xié)助制定軌道器的飛行規(guī)則,主要用于再入以及中止再入操作。制定這些規(guī)則需要開(kāi)展大量脫軌和再入模擬,我利用航天飛機(jī)宇航員駕駛的再入模擬器開(kāi)展了部分研究。我還負(fù)責(zé)估計(jì)出現(xiàn)穩(wěn)定性問(wèn)題時(shí),控制飛行器需要多少燃料。脫軌點(diǎn)火后,僅利用一個(gè)小型反向控制噴嘴控制軌道器,該噴嘴通常用于在大氣層最上端進(jìn)入或軌道機(jī)動(dòng)期間的軌道機(jī)動(dòng)和控制。如果控制噴嘴出現(xiàn)故障或另一個(gè)控制問(wèn)題需要噴嘴保持開(kāi)啟或關(guān)閉,則由相對(duì)的反向控制噴嘴保持開(kāi)啟以補(bǔ)償和維持飛行器控制。這種故障會(huì)消耗更多的燃料,為了節(jié)省燃料和減輕重量,這種噴嘴只能用于處理較小故障。因此,我們將最可能或最不可能發(fā)生的故障進(jìn)行了排序。經(jīng)過(guò)大量模擬,當(dāng)時(shí)最終的再入階段燃料需求采用了我對(duì)再入階段失敗的模擬研究成果。
我目前是華盛頓大學(xué)的退休教授、作家,同時(shí)致力于推動(dòng)女性參與科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)(STEM)課程。我希望女性能從我的職業(yè)生涯中得到啟發(fā),在太空科學(xué)領(lǐng)域找到自己的道路。
最后,我希望本書(shū)能夠?yàn)樽x者提供技術(shù)和歷史背景,以便了解航天器與我們?nèi)粘I畹拿芮新?lián)系,以及敵人的威脅如何引發(fā)太空戰(zhàn),及其對(duì)我們現(xiàn)有生活方式的破壞作用。航天科學(xué)和天體研究對(duì)于人類(lèi)未來(lái)以及地球的保護(hù)和改善至關(guān)重要。與在地球上一樣,為維持外層空間的和平,外交手段必須成為人們的首選。
第1章沒(méi)有衛(wèi)星的生活1
引言1
一、衛(wèi)星服務(wù)中斷情況下的假想時(shí)間表1
二、太空戰(zhàn):時(shí)間就是一切6
三、全球網(wǎng)絡(luò)7
四、GPS如何受到干擾8
啟示9
參考文獻(xiàn)11
第2章太空成為未來(lái)戰(zhàn)場(chǎng)13
引言13
一、外太空可能成為戰(zhàn)場(chǎng)13
二、中國(guó)17
三、俄羅斯20
四、美國(guó)26
啟示29
參考文獻(xiàn)31
第3章太空戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境36
引言36
一、外層空間環(huán)境36
二、進(jìn)入外層空間的代價(jià)與挑戰(zhàn)38
三、外層空間環(huán)境對(duì)航天器的影響38
啟示47
參考文獻(xiàn)48
第4章空間碎片武器化50
引言50
一、軌道碎片碰撞動(dòng)力學(xué)51
二、立方體衛(wèi)星和小衛(wèi)星粉墨登場(chǎng)60
三、衛(wèi)星星座61
四、太空賞金62
啟示62
參考文獻(xiàn)64
第5章美國(guó)太空計(jì)劃及其與軍方的關(guān)系概要67
引言67
一、太空競(jìng)賽:早期的太空軍事應(yīng)用67
二、后阿波羅時(shí)代的太空活動(dòng)73
三、空間站77
四、美國(guó)空軍與NASA77
五、天空實(shí)驗(yàn)室78
六、航天飛機(jī)80
七、空間實(shí)驗(yàn)室82
八、軍方對(duì)航天飛機(jī)任務(wù)的影響力84
九、國(guó)際空間站86
啟示89
參考文獻(xiàn)91
第6章太空治理的主體及治理方式97
引言97
一、空間法歷史98
二、商業(yè)載人航天104
三、空間碎片105
四、采礦權(quán)106
啟示114
參考文獻(xiàn)116
第7章冷戰(zhàn)與導(dǎo)彈防御120
引言120
一、反導(dǎo)彈防御概念121
二、冷戰(zhàn)和國(guó)防支援計(jì)劃導(dǎo)彈防御技術(shù)122
三、戰(zhàn)略防御計(jì)劃126
四、戰(zhàn)略防御計(jì)劃的科學(xué)設(shè)想129
五、截至戰(zhàn)略防御計(jì)劃期間的導(dǎo)彈防御大事年表131
啟示132
參考文獻(xiàn)133
第8章后戰(zhàn)略防御計(jì)劃時(shí)代的導(dǎo)彈防御136
引言136
一、后戰(zhàn)略防御計(jì)劃時(shí)代的導(dǎo)彈防御137
二、當(dāng)前美國(guó)彈道導(dǎo)彈防御系統(tǒng)的構(gòu)成140
三、潛在的新技術(shù)和未來(lái)展望141
四、后戰(zhàn)略防御計(jì)劃時(shí)代的導(dǎo)彈防御時(shí)間線142
啟示144
參考文獻(xiàn)145
第9章衛(wèi)星技術(shù)148
引言148
一、衛(wèi)星發(fā)展史和軌道類(lèi)型149
二、衛(wèi)星技術(shù)155
三、蜂窩通信技術(shù)155
四、衛(wèi)星通信技術(shù)157
五、軍用衛(wèi)星技術(shù)159
六、頻率160
七、衛(wèi)星通信技術(shù)與軍事應(yīng)用162
八、未來(lái)量子計(jì)算166
九、遙感技術(shù)168
啟示170
參考文獻(xiàn)172
第10章防止太空戰(zhàn)爭(zhēng)176
引言176
一、對(duì)空間資產(chǎn)的依賴性177
二、防止太空戰(zhàn)爭(zhēng)178
三、采用威懾戰(zhàn)略阻止攻擊181
啟示182
參考文獻(xiàn)184
附錄A關(guān)于各國(guó)探索和利用包括月球和其他天體在內(nèi)外層空間
活動(dòng)的原則條約(1967年)185
參考文獻(xiàn)190
附錄B太空戰(zhàn)相關(guān)內(nèi)容的其他資源191
附錄C太空防御術(shù)語(yǔ)、計(jì)劃及其歷史背景195
參考文獻(xiàn)208
附錄D導(dǎo)彈防御時(shí)間線211
參考文獻(xiàn)225