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陳藍:中國發射成功,美國臨陣脫逃
上世紀90年代眾多NASA太空飛機計劃中唯一幸存的就是X-37。這項最早由NASA提出,后來美國空軍參與又退出,最后DARPA(國防先進項目研究局)接盤的計劃可以說是4個太空飛機計劃(X-33、X-34、X-37、X-38)中最不顯眼的一個。通過X-40縮比大氣試驗機、X-37A大氣試驗機多次投放著陸試驗后,2010年4月23日,X-37B首次發射成功,224天后成功著陸,成為美、蘇大型航天飛機后第三型成功在跑道著陸的軌道級航天飛機。
圖6:X-37B著陸后(圖源:NASA)
蘇聯解體后,航天發展受到重大打擊。繼承者俄羅斯不僅難以維持暴風雪號的后續研制,縮小規模、充分利用現有技術的MAKS航天飛機項目也沒能啟動。直到新世紀初,俄羅斯經濟緩過氣來,俄羅斯才在新一代載人飛船中考慮采用升力體/帶翼航天器方案。這就是“快帆”。快帆的設計歷經多次修改和優化,既有升力體,又有帶翼方案。但心有余而力不足,和冷戰后俄羅斯大多雄心勃勃的項目一樣,快帆最終還是腹死胎中,被常規飛船方案取代。多說一句,俄羅斯新一代載人飛船“鷹”(曾名“羅斯”、“聯邦”等)研制已近15年,但依然步履艱難,首發無期。
圖7:快帆地面模型(圖源:互聯網)
航天飛機的早期歷史看似一直沒中國什么事。其實不盡然。雖然中國沒有研制航天飛機,但我國很早就開始技術跟蹤和預研。中國載人航天工程前期論證時期(863計劃),曾遴選出五個比較方案,其中三個半屬于航天飛機,分別是兩級全復用航天飛機(V-2)、帶主動力和不帶主動力小型航天飛機(長城一號、天驕一號),以及亞軌道空天飛機加小型航天飛機。最后一個方案是一次性飛船,如下圖所示。
圖8:中國載人飛船/航天飛機比較方案(圖源:Raumfahrt Concrete)
順便說,上圖是作者20年前為德國《太空飛行》(Raumfahrt Concrete)雜志撰寫的文章插圖,由其畫師按中國文獻重新繪制。有意思的是,這張外媒圖片現在竟然已成網上出現頻率最高、似乎是最權威的中國載人航天器比較方案圖片。
根據網絡上流出的圖片,當時的航天飛機方案不僅制作了縮比外觀模型,還有風洞試驗模型,表明我國當時已經達到相當的研究深度。其中有一個模型外形和X-20如出一轍。這不能不聯想到錢學森。不過,在1988年對兩個最后入圍方案的投票中,不帶主動力小型航天飛機以不到一分之差落敗于載人飛船。否則歷史就要重寫了。
圖9:中國早期航天飛機風洞模型(圖源:互聯網)
沉寂30多年后,2020年9月4日,中國宣布成功發射“可重復使用試驗航天器”。2天后,試驗飛行器成功返回預定著陸場,成為史上第四型成功在跑道著陸的軌道級航天飛機。這個新聞出人意料,可以說是莫大的驚喜。只因保密工作太完美,以至外界對中國航天飛機的進展一無所知。但同時又不算意外,因為隨著國力增強,研制航天飛機合乎邏輯。這是期待已久的必然結果。
那么,未來第五型能跑道著陸的軌道級航天飛機將花落誰家?答案應無懸念,那就是美國內華達山脈公司的追夢者小型無人航天飛機。明年第二季度,它將作為國際空間站第三款商業補給飛船,進行它的首次示范飛行。不過,它的運載工具是ULA(聯合發射聯盟)新型重型火箭“火神”(Vulcan)的第二發。火神首發已多次推遲。最新的時間表是明年一月。如果成功,追夢者將成為第一款私人公司開發的航天飛機。
圖10:追夢者貨運版(圖源:SNC)
你可能會發現,追夢者的外形和螺旋、BOR-4、HL-20、X-38是如此相似。沒錯,它就是螺旋的直系后裔。為促進和發展美國商業航天,NASA將HL-20的設計提供給了SpaceDev公司。后者于2008年被內華達山脈收購。它設計的追夢者航天飛機多次參與了NASA的國際空間站商業補給和商業乘員計劃,但只拿到了幾個前期標的,均無緣最終中標。直到2016年,追夢者才拿到NASA的合同,成為第三款空間站商業補給飛船。
追夢者漫長的歷史上有載人和貨運多種設計。有多款大氣試驗型號進行過投放著陸試驗。明年發射的型號是采用折疊翼并縮小尺寸的無人型號,以便納入火箭整流罩。未來載人型號將加大尺寸并采用無罩發射。但不管哪個型號,都帶有揮之不去的螺旋基因。如果蘇聯的設計師能活到今天,看到螺旋的后代升空,也許是一種安慰吧。不過,新火箭新航天器不確定因素很多。我們祝追夢者好運吧。
未來,肯定還有更多的太空小飛機進入軌道。歐洲和印度都已經發射了亞軌道升力體或帶翼再入試驗飛行器。商業航天公司維珍銀河的太空船一號和二號已經實現了亞軌道飛行跑道著陸。這些都是研制軌道型小型航天飛機的基礎。不過,大型航天飛機目前已經退出了歷史舞臺,小型航天飛機能避免相同命運嗎?它到底有多少實用價值?有沒有發展前景?
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本文僅代表作者個人觀點。
- 責任編輯: 周子怡 
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