美軍研發「 高層大氣」改變衛星軌道 盼大幅減少燃料消耗

美國太空軍無人太空飛機X-37B於2019年10月27日降落佛羅里達州甘迺迪太空中心。（圖取自美國太空軍）

衛星在太空中改變軌道，通常得消耗推進劑。美國國防高等研究計畫署（DARPA）正研發一項新技術，希望讓太空載具利用地球大氣層變換軌道，減少燃料消耗，並提高在軌機動能力。

軍事網站《Defence Blog》報導，DARPA於11月9日公布Anzio計畫，預定12月16日至17日在維吉尼亞州舉辦業者說明會，尋找有意參與研發的美國企業。計畫目標是讓太空載具利用大氣層的阻力或升力，完成快速且精確的軌道轉移。

一般衛星要改變軌道，必須消耗推進劑；若能利用高層大氣協助減速或改變飛行方向，就有機會減少燃料需求。傳統氣動減速通常需要多次掠過稀薄大氣層，逐步降低軌道；另一種氣動捕獲技術，則透過一次較深入的大氣層通過降低速度。

這項技術的關鍵，是讓太空載具進入地球高層大氣，利用空氣阻力或升力協助改變飛行路徑，而不是完全仰賴自身推進系統。傳統氣動減速是讓太空載具多次掠過稀薄大氣層，逐步降低軌道；另一種氣動捕獲（Aerocapture）技術，則是透過一次較深入的大氣層通過，降低速度進入軌道。另一種方式是利用大氣中的升力改變軌道傾角。

X-37B曾利用大氣阻力變軌

美國太空軍無人太空飛機X-37B已測試過類似技術。這架太空飛機在第7次任務中，多次利用大氣阻力調整軌道，2025年3月7日返回加州范登堡太空軍基地，結束超過434天的太空任務。

不過，X-37B是具備機翼、能承受再入大氣層高溫的太空飛機。DARPA這次將耐熱防護、控制系統、大氣感測及輕量化氣動外殼列為研發重點，希望發展可供其他太空載具運用的技術。

DARPA列出的四項研發方向，包括耐熱防護系統、控制系統與演算法、大氣感測，以及輕量化氣動外殼；通訊、電力管理、太空載具平台、酬載、推進系統及既有軌道轉移載具則不在計畫範圍內。

DARPA目前未公布未來適用哪些衛星、計畫預算、執行時程及得標廠商，正式徵案文件草案最快將於12月9日公布。