X-37B航天飞机的微波功率束实验比看起来要大得多

当X-37B于5月16日发射时，它将搭载一项技术，最终可能允许无人机在全球任何地方无限期停留在高空。

这架神秘的X-37B是美国空军的无人驾驶、可重复使用的航天器，将于5月16日从佛罗里达州的卡纳维拉尔角空军基地发射升空，进行第六次飞行。虽然为这次飞行设定的大多数有效载荷都是空间实验的标准票价，至少是已经披露的那些，但其中一个对远程发电的未来，特别是长航时无人机推进具有巨大的潜在影响。

X-37B即将执行的任务被称为轨道测试运载火箭-6(OTV-6)和美国太空部队-7(USSF-7)。它将执行评估宇宙辐射和其他“空间效应”对植物种子和各种材料样本的影响的任务。根据5月6日发布的一份太空部队新闻稿，X-37B上的另一个有效载荷将是海军研究实验室(Naval Research Laboratory)设计的一个实验系统，该系统能够捕获太阳能，并将这些能量以微波的形式传回地球。

虽然国防部和太空部队的新闻稿缺乏细节，但海军研究实验室的光束动力负责人过去曾明确表示，该系统在长航时无人机(UAV)方面具有巨大的影响。此外，它还可以让卫星在地球上的任何地方，甚至向航天器或轨道上的其他卫星提供可靠的电力。

美国海军研究实验室(NRL)在过去的一年里一直在推广类似的技术。2019年10月，NRL在马里兰州贝塞斯达的海军水面作战中心进行了为期三天的海军最新力量发射能力演示。在演示中，NRL将一束完全无声的、看不见的2千瓦激光束发射到300米以上的空中，越过与会者的头顶。这次演示旨在展示这一完全变革性概念的安全性和技术准备情况。

就上述这一能力的应用而言，设在偏远地区的研究或军事前哨将不再需要依赖小功率太阳能系统，也不再需要拖运重型发电机和大量燃料，而是可以携带整流天线或整流天线来捕获头顶卫星发出的微波形式的能量。此外，遭受自然灾害蹂躏的地区可以在传统电力基础设施重建之前很久就使用该系统发电来帮助重建工作。它甚至可以为海上的自动驾驶船只提供动力。

美国海军研究实验室的电子工程师Paul Jaffe博士领导着NRL对能量传输的研究，他说，这项技术将在长航时无人机方面开辟全新的领域。(美国海军研究实验室的电子工程师Paul Jaffe博士领导了NRL对能量传输的研究)，他说，这项技术将在长航时无人机方面开辟全新的领域。贾菲说：“如果你有一架可以飞行超过一个小时的电动无人机，那你做得相当不错。”“如果我们有办法让这些无人机和无人机无限期飞行，那将产生真正深远的影响。有了能量传送器，我们就有了一条实现这一目标的途径。“。2016年，海军获得了杰菲发明的类似系统的专利。

使用激光向小型无人机发射能量已经是一段时间的研究课题。早在20世纪80年代，美国空军就开始测试激光作为小型“轻型飞行器”的推进源，并设法让小型锥形飞行器仅靠激光束就能在数百英尺的空中飞行。然而，这个新概念是不同的，因为海军设想的波束动力无人机将采用传统的推进系统(如旋翼或螺旋桨)，取而代之的是有整流器，从定向能束中捕获能量，以不断补充其电力储备。

2011年，美国宇航局格伦研究中心在埃格林空军基地的空军研究实验室革命弹药局的资助下，发表了关于激光功率发射系统的研究，以检查“微型无人机(MUAV)等电动平台的远程光学‘加油’”。同样在2011年，兰德公司(RAND Corporation)代表空军进行的一项研究发现，虽然激光发射功率的概念是合理的，但来自云层的大气干扰可能会对飞行路线和天花板构成限制。

DARPA在2015年举行了一次权力光束圆桌会议，来自顶级国防承包商、研究型大学和国防部运营的各种实验室的代表出席了会议。2018年，DARPA展示了其最新的激光驱动飞机“沉默的猎鹰”(Silent Falcon)，该项目负责人约瑟夫·A·阿巴特(Joseph A.Abate)表示，这是为了“展示通过高能激光功率光束对国防部系统进行远程电子加油，以延长在有争议的偏远环境中的任务操作时间。”

虽然已经检查了激光在向无人机发射能量方面的用途，但这些通常涉及到地面或可能的机载激光来发射能量。将发电和传输的能源放在太空中是对这一概念的新理解，它提供了优越的视线，并通过太阳提供了一种连续的、可再生的能源。

尽管如此，近地轨道卫星环绕地球的速度高得令人难以置信，它们的可操作性也是有限的，因此海军最新的光束动力系统将会受到限制，但作为概念的证明，这是必不可少的。一个卫星星座可能需要真正的全天候供电，使无人机能够从一个卫星“通过”到另一个卫星，进行持续或紧密计划的充电。同样的道理也适用于地球表面的任何接收器应用。

2014年，海军研究实验室等离子体物理部负责人托马斯·梅尔霍恩(Thomas Mehlhorn)在IEEE等离子体科学学报上发表了一篇论文，概述了等离子体物理和脉冲功率与国家安全的关系。这篇文章涉及广泛的主题，包括核武器、惯性约束聚变和高能激光武器。在这篇论文中，梅尔霍恩还提到了当时海军的波束动力无人机研究，他写道，波束动力系统提供的连续飞行时间可能会永远改变监视、侦察和通信网关/中继任务：

基于可伸缩性的概念，而不是使用激光束杀死无人机，他们开始追求向无人机发射能量以实现连续飞行的想法，这可能会应用于监视[情报、监视和侦察(ISR)]和对抗任务。该团队利用NRL应用研究基金追求这一想法，他们的愿景是，向无人机发射远程激光能量可以实现长时间飞行，减少许多海军和国防部任务的人力需求，包括机外诱饵、持续监视和通信中继。

根据2019年10月Navy.mil的新闻稿，海军的光束动力系统也得到了海军陆战队、陆军和空军的认可，预计在不久的将来将在整个国防部投入使用。这种系统已经在多大程度上进行了测试或部署，目前尚不清楚，尽管能源部至少从2014年就开始探索从太空发射微波的概念。从地面、在飞机的视线范围内做同样的事情(根据涉及的高度不同，飞机可能仍有几十英里甚至几百英里远)是一项如此容易的任务，以至于如果这项技术还没有在开发中，或者甚至可能处于某种秘密操作状态，这将是一项有点令人费解的任务。

根据现有的文献，从另一架飞机上这样做显然也是一个目标，将有助于缓解地面功率发射站的视线限制，但会牺牲耐力和简单性。在上面引用的2011年兰德研究报告中，作者写道，光束电力应用的可能性包括超高空观测站或通信中继，以及从大型飞机母舰远程供电的高空传感器探头群。

与此同时，中国空间技术研究院声称已经在2019年测试这样的系统，并表示到2050年可能会部署一个功能齐全的中国太空微波发射电站。

正如你现在可能知道的那样，这项技术不仅对无人机的未来有巨大的影响，而且对全人类都有巨大的影响。这样的系统可以用来保持无人机在空中很长一段时间，以便在一个地区发生危机时更换蜂窝塔或通信卫星，甚至用于日益复杂的通信网络的正常运行。与系留浮空器不同，这些无人机需要的基础设施要少得多，可以随意移动以实现最佳覆盖，并且可以快速降落进行维修。他们甚至可以部署在距离基站几十英里甚至更远的地方。有了基于太空的能源，它们可以飞到地球上的任何地方。显然，对头顶监视的影响同样具有影响力。

因此，虽然X-37B的最新任务细节在科学层面上看起来很简洁，但现实是，它正在测试的微波系统可能会改变许多军事相关应用的游戏规则，实际上可能会为在整个大气层中几乎连续的无人驾驶飞行打开大门。