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陈蓝:中国发射成功,美国临阵脱逃
上世纪90年代众多NASA太空飞机计划中唯一幸存的就是X-37。这项最早由NASA提出,后来美国空军参与又退出,最后DARPA(国防先进项目研究局)接盘的计划可以说是4个太空飞机计划(X-33、X-34、X-37、X-38)中最不显眼的一个。通过X-40缩比大气试验机、X-37A大气试验机多次投放着陆试验后,2010年4月23日,X-37B首次发射成功,224天后成功着陆,成为美、苏大型航天飞机后第三型成功在跑道着陆的轨道级航天飞机。
图6:X-37B着陆后(图源:NASA)
苏联解体后,航天发展受到重大打击。继承者俄罗斯不仅难以维持暴风雪号的后续研制,缩小规模、充分利用现有技术的MAKS航天飞机项目也没能启动。直到新世纪初,俄罗斯经济缓过气来,俄罗斯才在新一代载人飞船中考虑采用升力体/带翼航天器方案。这就是“快帆”。快帆的设计历经多次修改和优化,既有升力体,又有带翼方案。但心有余而力不足,和冷战后俄罗斯大多雄心勃勃的项目一样,快帆最终还是腹死胎中,被常规飞船方案取代。多说一句,俄罗斯新一代载人飞船“鹰”(曾名“罗斯”、“联邦”等)研制已近15年,但依然步履艰难,首发无期。
图7:快帆地面模型(图源:互联网)
航天飞机的早期历史看似一直没中国什么事。其实不尽然。虽然中国没有研制航天飞机,但我国很早就开始技术跟踪和预研。中国载人航天工程前期论证时期(863计划),曾遴选出五个比较方案,其中三个半属于航天飞机,分别是两级全复用航天飞机(V-2)、带主动力和不带主动力小型航天飞机(长城一号、天骄一号),以及亚轨道空天飞机加小型航天飞机。最后一个方案是一次性飞船,如下图所示。
图8:中国载人飞船/航天飞机比较方案(图源:Raumfahrt Concrete)
顺便说,上图是作者20年前为德国《太空飞行》(Raumfahrt Concrete)杂志撰写的文章插图,由其画师按中国文献重新绘制。有意思的是,这张外媒图片现在竟然已成网上出现频率最高、似乎是最权威的中国载人航天器比较方案图片。
根据网络上流出的图片,当时的航天飞机方案不仅制作了缩比外观模型,还有风洞试验模型,表明我国当时已经达到相当的研究深度。其中有一个模型外形和X-20如出一辙。这不能不联想到钱学森。不过,在1988年对两个最后入围方案的投票中,不带主动力小型航天飞机以不到一分之差落败于载人飞船。否则历史就要重写了。
图9:中国早期航天飞机风洞模型(图源:互联网)
沉寂30多年后,2020年9月4日,中国宣布成功发射“可重复使用试验航天器”。2天后,试验飞行器成功返回预定着陆场,成为史上第四型成功在跑道着陆的轨道级航天飞机。这个新闻出人意料,可以说是莫大的惊喜。只因保密工作太完美,以至外界对中国航天飞机的进展一无所知。但同时又不算意外,因为随着国力增强,研制航天飞机合乎逻辑。这是期待已久的必然结果。
那么,未来第五型能跑道着陆的轨道级航天飞机将花落谁家?答案应无悬念,那就是美国内华达山脉公司的追梦者小型无人航天飞机。明年第二季度,它将作为国际空间站第三款商业补给飞船,进行它的首次示范飞行。不过,它的运载工具是ULA(联合发射联盟)新型重型火箭“火神”(Vulcan)的第二发。火神首发已多次推迟。最新的时间表是明年一月。如果成功,追梦者将成为第一款私人公司开发的航天飞机。
图10:追梦者货运版(图源:SNC)
你可能会发现,追梦者的外形和螺旋、BOR-4、HL-20、X-38是如此相似。没错,它就是螺旋的直系后裔。为促进和发展美国商业航天,NASA将HL-20的设计提供给了SpaceDev公司。后者于2008年被内华达山脉收购。它设计的追梦者航天飞机多次参与了NASA的国际空间站商业补给和商业乘员计划,但只拿到了几个前期标的,均无缘最终中标。直到2016年,追梦者才拿到NASA的合同,成为第三款空间站商业补给飞船。
追梦者漫长的历史上有载人和货运多种设计。有多款大气试验型号进行过投放着陆试验。明年发射的型号是采用折叠翼并缩小尺寸的无人型号,以便纳入火箭整流罩。未来载人型号将加大尺寸并采用无罩发射。但不管哪个型号,都带有挥之不去的螺旋基因。如果苏联的设计师能活到今天,看到螺旋的后代升空,也许是一种安慰吧。不过,新火箭新航天器不确定因素很多。我们祝追梦者好运吧。
未来,肯定还有更多的太空小飞机进入轨道。欧洲和印度都已经发射了亚轨道升力体或带翼再入试验飞行器。商业航天公司维珍银河的太空船一号和二号已经实现了亚轨道飞行跑道着陆。这些都是研制轨道型小型航天飞机的基础。不过,大型航天飞机目前已经退出了历史舞台,小型航天飞机能避免相同命运吗?它到底有多少实用价值?有没有发展前景?
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本文仅代表作者个人观点。
- 责任编辑: 周子怡 
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