隨著最近太空飛行和衛(wèi)星發(fā)射活動的大量涌現(xiàn),通信、監(jiān)視以及商業(yè)和政府運作等重要技術(shù)應用已經(jīng)令外層空間區(qū)域處于飽和狀態(tài)。本書總結(jié)了有助于實現(xiàn)太空防御和外層空間武器化的科學技術(shù)。盡管本書討論了與美國有敵對關(guān)系的其他國家的活動,但討論重點仍是美國的相關(guān)工作,并由此總結(jié)了相應的防御計劃。本書簡述了美國如何卷入太空競賽的歷史,并定義了航天器在地球軌道上的地位。在對作為作戰(zhàn)域的外層空間進行全面研究后,對采用威懾手段成功防止太空戰(zhàn)這一問題,本書作了初步的探討。
本書能夠為讀者提供技術(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,即《太空探索蘊含的政治與危險》,該書初步總結(jié)了人類太空探索以及政治對NASA未來(尤其是在登月后)發(fā)展的影響。太空探索的未來越來越依賴于其他國家和私營企業(yè)。第一本書全面概述了新的美國太空計劃,該計劃在過去50年中發(fā)生了巨大變化。
《太空戰(zhàn)》總結(jié)了有助于實現(xiàn)太空防御和外層空間武器化的科學技術(shù)。盡管本書亦論述了與美國有敵對關(guān)系的其他國家的活動,但討論的重點仍是美國的相關(guān)工作,并由此總結(jié)了相應的防御計劃。對可能發(fā)生的太空戰(zhàn)的討論理應包括美國如何卷入太空競賽的歷史總結(jié),并定義航天器在地球軌道上的地位。在對作為作戰(zhàn)域的外層空間進行全面研究后,對于采用威懾手段成功防止太空戰(zhàn)這一問題,筆者仍然保有期待。
我是科幻小說描繪的外層空間沖突故事的熱心讀者,但作為一名科學家和工程師,我知道,對于生活在地球上的人們來說,現(xiàn)實比書籍和電影所描繪的要嚴峻得多,也更令人擔憂。我想通過本書介紹太空探索、地球軌道上的存在和軍事行動如何在整個太空競賽中相互交織以及未來的演變方向。
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計劃,在第一次發(fā)射前和前幾次發(fā)射活動均有所參與,受聘為任務控制中心的航空航天飛行任務控制員。NASA的航天飛機是第一款在重返大氣層時像飛機一樣運行的飛行器,需要開發(fā)一系列操作工具。在20世紀70年代中后期,航天飛機軌道器已經(jīng)完成設計、開發(fā)和制造。NASA聘用我時,他們正準備用波音747飛機運輸原型企業(yè)號航天飛機并開展跌落測試,以測試其滑翔能力。我逐漸熟悉航天飛機和NASA的各項任務,并了解軌道器在再入機動期間的穩(wěn)定性。在點火離軌后,軌道器將多次進行S形轉(zhuǎn)彎,以便在著陸前降低航天器的速度。除此之外,沒有其他組合飛機/航天器曾在地球大氣層之外以高超聲速飛行。不過,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驗性推舉裝置,試圖深入了解軌道器作為滑翔機運行的方式。事實證明,軌道器非常穩(wěn)定,在下降過程中從未出現(xiàn)不穩(wěn)定狀況。
我的主要任務之一是協(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)則需要開展大量脫軌和再入模擬,我利用航天飛機宇航員駕駛的再入模擬器開展了部分研究。我還負責估計出現(xiàn)穩(wěn)定性問題時,控制飛行器需要多少燃料。脫軌點火后,僅利用一個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入或軌道機動期間的軌道機動和控制。如果控制噴嘴出現(xiàn)故障或另一個控制問題需要噴嘴保持開啟或關(guān)閉,則由相對的反向控制噴嘴保持開啟以補償和維持飛行器控制。這種故障會消耗更多的燃料,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)生的故障進行了排序。經(jīng)過大量模擬,當時最終的再入階段燃料需求采用了我對再入階段失敗的模擬研究成果。
我目前是華盛頓大學的退休教授、作家,同時致力于推動女性參與科學、技術(shù)、工程和數(shù)學(STEM)課程。我希望女性能從我的職業(yè)生涯中得到啟發(fā),在太空科學領(lǐng)域找到自己的道路。
最后,我希望本書能夠為讀者提供技術(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),及其對我們現(xiàn)有生活方式的破壞作用。航天科學和天體研究對于人類未來以及地球的保護和改善至關(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章沒有衛(wèi)星的生活1
引言1
一、衛(wèi)星服務中斷情況下的假想時間表1
二、太空戰(zhàn):時間就是一切6
三、全球網(wǎng)絡7
四、GPS如何受到干擾8
啟示9
參考文獻11
第2章太空成為未來戰(zhàn)場13
引言13
一、外太空可能成為戰(zhàn)場13
二、中國17
三、俄羅斯20
四、美國26
啟示29
參考文獻31
第3章太空戰(zhàn)場環(huán)境36
引言36
一、外層空間環(huán)境36
二、進入外層空間的代價與挑戰(zhàn)38
三、外層空間環(huán)境對航天器的影響38
啟示47
參考文獻48
第4章空間碎片武器化50
引言50
一、軌道碎片碰撞動力學51
二、立方體衛(wèi)星和小衛(wèi)星粉墨登場60
三、衛(wèi)星星座61
四、太空賞金62
啟示62
參考文獻64
第5章美國太空計劃及其與軍方的關(guān)系概要67
引言67
一、太空競賽:早期的太空軍事應用67
二、后阿波羅時代的太空活動73
三、空間站77
四、美國空軍與NASA77
五、天空實驗室78
六、航天飛機80
七、空間實驗室82
八、軍方對航天飛機任務的影響力84
九、國際空間站86
啟示89
參考文獻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116
第7章冷戰(zhàn)與導彈防御120
引言120
一、反導彈防御概念121
二、冷戰(zhàn)和國防支援計劃導彈防御技術(shù)122
三、戰(zhàn)略防御計劃126
四、戰(zhàn)略防御計劃的科學設想129
五、截至戰(zhàn)略防御計劃期間的導彈防御大事年表131
啟示132
參考文獻133
第8章后戰(zhàn)略防御計劃時代的導彈防御136
引言136
一、后戰(zhàn)略防御計劃時代的導彈防御137
二、當前美國彈道導彈防御系統(tǒng)的構(gòu)成140
三、潛在的新技術(shù)和未來展望141
四、后戰(zhàn)略防御計劃時代的導彈防御時間線142
啟示144
參考文獻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)與軍事應用162
八、未來量子計算166
九、遙感技術(shù)168
啟示170
參考文獻172
第10章防止太空戰(zhàn)爭176
引言176
一、對空間資產(chǎn)的依賴性177
二、防止太空戰(zhàn)爭178
三、采用威懾戰(zhàn)略阻止攻擊181
啟示182
參考文獻184
附錄A關(guān)于各國探索和利用包括月球和其他天體在內(nèi)外層空間
活動的原則條約(1967年)185
參考文獻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、計劃及其歷史背景195
參考文獻208
附錄D導彈防御時間線211
參考文獻225