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7月28日，美國太空軍宣布與空軍快速能力辦公室合作，計劃于2025年8月21日在佛羅里達州的肯尼迪航天中心完成發(fā)射X-37B軌道測試飛行器（OTV-8）的第八次任務。此次任務將搭載SpaceX獵鷹9號火箭發(fā)射，這次發(fā)射的任務目標是完成激光通信和有史以來在太空測試過的性能最高的量子慣性傳感器的測試和實驗。這次任務還同美國空軍研究實驗室和美國國防創(chuàng)新部門共同配合完成。

談到這次要測試的量子慣性傳感器，美國太空部隊德爾塔9號指揮官拉姆齊·霍恩（RamseyHorn）上校強調(diào)：“此次量子慣性傳感器演示是提高太空作戰(zhàn)韌性的可喜進步。無論是在地月空間進行超地軌道航行，還是在GPS信號缺失的環(huán)境中運行，量子慣性傳感都能在GPS導航無法實現(xiàn)的情況下提供強大的導航能力。最終，這項技術將顯著提升我們第五太空作戰(zhàn)中隊乃至整個太空部隊的推進力，即使在GPS信號缺失的環(huán)境中也能保證行動和機動性?！?/p>

圖：拉姆齊·霍恩上校

來源：USSF

拉姆齊·霍恩上校所在的美國太空部隊德爾塔9號的第五太空作戰(zhàn)中隊與空軍快速能力辦公室合作，負責X-37B的日常在軌運行任務。

01

兩大核心任務：

激光通信和量子慣性傳感器的測試

激光通信的測試和實驗是此次任務的目標之一。

激光通信即利用激光來傳輸數(shù)據(jù)，現(xiàn)已成為未來太空通信重要組成部分，因為紅外光的波長較短，增加了每次傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量。在此次飛行任務中，該團隊將通過利用低地球軌道上已部署的商業(yè)衛(wèi)星網(wǎng)絡進行激光通信演示，助力提升美國天基通信架構(gòu)的彈性、效率和安全性。此外，由于激光束的定向性更強，激光通信比傳統(tǒng)的射頻傳輸更安全。

關于激光通信演示的重要性，太空作戰(zhàn)司令ChanceSaltzman將軍表示：“OTV-8的激光通信演示將標志著美國太空部隊在利用太空網(wǎng)絡構(gòu)建多元化的太空架構(gòu)方面邁出了重要一步。這將增強我們衛(wèi)星通信架構(gòu)的彈性、可靠性、適應性和數(shù)據(jù)傳輸速度?！?/p>

美國臺空軍在新聞稿中宣稱的“有史以來在太空測試過的性能最高的量子慣性傳感器的測試和實驗”在此次任務中更加讓人期待。

圖：X-37B軌道測試飛行器為第八次任務做準備。

來源：USSF

量子慣性導航系統(tǒng)（QINS）是一種利用量子精密測量技術的慣性導航系統(tǒng)。它通過對原子等微觀粒子的量子態(tài)進行精確操控和測量，來感知運動載體的加速度和角速度，從而實現(xiàn)自主定位、導航和授時的功能。

與傳統(tǒng)的慣性導航系統(tǒng)一樣，量子慣性導航系統(tǒng)也屬于自主式導航，不依賴外部信號，因此在衛(wèi)星導航信號受限、受干擾甚至被拒止的情況下，仍能正常工作。但相較于傳統(tǒng)的慣性導航系統(tǒng)，量子慣性導航系統(tǒng)贏在了高精度和高穩(wěn)定性上。因為量子慣性導航系統(tǒng)是利用量子力學的原理去對微觀世界進行更精密的測量，所以無論是在理論還是實踐中都能夠提供更高的精度和更低的誤差率。

量子慣性導航系統(tǒng)的核心在于利用原子干涉和原子自旋等量子效應來構(gòu)建高精度的量子加速度計和量子陀螺儀。除了傳統(tǒng)慣性導航系統(tǒng)也有的信號采集與處理單元、導航處理器和電源系統(tǒng)之外，量子慣性導航系統(tǒng)的核心是量子慣性測量單元。這一單元通常由多個量子傳感器組成，比如原子陀螺儀、原子加速度計和原子鐘等。因此，這一發(fā)射任務的核心也是在于完成對于這些量子慣性傳感器的測試與實驗。

量子慣性導航系統(tǒng)的工作主要由感知、接收、更新、推算、修正這幾個步驟組成。首先是原子陀螺儀和原子加速度計基于對量子態(tài)的精確操控和對微觀粒子物質(zhì)波干涉效應的觀測，測量出載體的角速度和線加速度，這些原始慣性數(shù)據(jù)由導航處理器接收，并對于這些數(shù)據(jù)進行處理做到實時更新載體的姿態(tài)。在高精度原子鐘提供時間基準的前提下，通過對于加速度的處理得到速度和位置的數(shù)據(jù)。最后通過系統(tǒng)內(nèi)部算法進行誤差補償，進一步提高精度。

這次任務將通過探測原子的旋轉(zhuǎn)和加速度，實現(xiàn)精確的太空無輔助導航。這項技術可以用在GPS信號缺失的環(huán)境中，從而增強美國航天器在應對當前和新興威脅時的導航彈性。同時，由于量子慣性傳感器可用于地月空間導航，它們還有望推動遠程太空旅行和探索的技術前沿。

02

美國太空軍X-37B的第八飛：

戰(zhàn)略意義

盡管對于美國太空部隊X-37B的第八次任務的具體細節(jié)仍高度保密，但公開信息表明其主要目標是測試和驗證下一代空間技術，這對于美國在太空領域的戰(zhàn)略優(yōu)勢至關重要。

首先，對于激光通信和量子慣性傳感器的測試一定程度上增強了美國對于太空系統(tǒng)的空間感知和導航彈性。激光通信能提供更高的數(shù)據(jù)傳輸速率和更強的安全性，對于未來戰(zhàn)場上的信息共享至關重要。量子慣性傳感器則實現(xiàn)在無需GPS或其他衛(wèi)星網(wǎng)絡下的精準導航，這在“GPS拒止”環(huán)境中也具有重要意義。這意味著即使在敵對行為下，美軍的太空資產(chǎn)也能保持精確的定位和機動能力，大大增強了其太空系統(tǒng)的韌性。

其次，X-37B作為一個可重復使用的太空試驗平臺正在推動美國的太空能力的現(xiàn)代化。通過完成將實驗對象送入軌道并在任務結(jié)束后返回分析，這種過程的多次重復正在加速美國對于新技術的開發(fā)和驗證。在此次任務中提到的與商業(yè)衛(wèi)星網(wǎng)絡的激光通信演示，表明了美國太空部隊正在積極探索與商業(yè)部門的合作。

最后，X-37B長時間在軌和高度保密的特性，本身就構(gòu)成一種戰(zhàn)略威懾。美國在向潛在對手傳遞著一個明確信號，美國正在積極投資并掌握先進的太空技術，試圖具備在太空進行長期、復雜操作的能力。

03

X-37B的系列飛行

從2010年到2025年，15年間美國太空軍組織并完成了X-37B的8次飛行，從多次飛行任務中能夠看到許多進展與突破。

第一是在軌時長不斷創(chuàng)新高。首次發(fā)射任務是在2010年4月22日，此次在軌飛行共224天。第二次任務于2011年3月5日發(fā)射，在軌飛行共468天。第三次任務于2012年6月11日發(fā)射，在軌飛行674天。第四次任務于5月20日發(fā)射，在軌飛行共718天。第五次任務于2017年9月7日發(fā)射，在軌飛行780天。第六次任務于2020年5月17日發(fā)射，在軌飛行共908天。在以上六次飛行中，每一次的任務時長都有所刷新。

第二是發(fā)射任務的實驗內(nèi)容逐漸深入。X-37B的早期任務可能更多地集中在平臺自身的測試和基本技術驗證。但在最近的幾次發(fā)射任務中看，X-37B的實驗內(nèi)容已經(jīng)深入到激光通信、量子傳感等前沿領域。美國空軍部長芭芭拉·巴雷特此前針對第六場發(fā)射任務表示，該次任務將最大限度發(fā)揮X-37B的獨特性能，并進行多項實驗，包括由美國海軍研究實驗室負責的將太陽能轉(zhuǎn)化為射頻微波能，并傳輸至地面的空間太陽能實驗；由美國空軍學院負責在軌道上部署“獵鷹8號”小型衛(wèi)星的實驗；美國宇航局研究輻射等空間效應對農(nóng)作物生長影響的兩項試驗。這也是X-37B迄今為止最大的科學負載。

圖：SpaceX獵鷹重型火箭準備在USSF-52之前發(fā)射，該火箭攜帶美國太空軍X-37B軌道測試飛行器從肯尼迪航天中心39A發(fā)射場發(fā)射。

來源：美國太空軍

同樣，2023年12月28日，美國太空軍與SpaceX合作完成了第七次發(fā)射，也是首次在獵鷹重型火箭上發(fā)射。這次的目標測試也已經(jīng)擴展到在新的軌道狀態(tài)下運行、試驗空間域感知技術以及研究對NASA材料的輻射影響等多個方面。

而這一次，計劃在2025年8月21日發(fā)射的X-37B，將在太空展開關于激光通信和量子慣性傳感器最先進的實驗和研究，又會給全球的量子發(fā)展帶來多少的助力呢？我們將拭目以待。

參考鏈接

[1]https://www.oxts.com/zh/what-is-an-inertial-navigation-system/

[3]https://www.airandspaceforces.com/x-37-eighth-mission-laser-comms-gps-alternative/

[6]https://boeing.mediaroom.com/2025-07-28-Boeing-Built-X-37B-Spaceplane-Set-for-Eighth-Mission

[8]https://sat.huijiwiki.com/wiki/X-37B_OTV-7

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