開著飛機上太空

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“太空船一號”亞軌道太空飛機的外觀十分優(yōu)美

如果將許多新奇、優(yōu)美的飛行器串聯(lián)成一條發(fā)光的航線，那么從地球到太空會組成一個閃光的名字——伯特·魯坦。伯特·魯坦是世界著名的航空航天傳奇天才，號稱“最有想象力的飛機設(shè)計師”。他設(shè)計了第一架環(huán)球不停留的飛機——“旅行者號”。2004 年，他設(shè)計的“太空船號”系列亞軌道太空飛機等，贏得了“安薩里X 獎”。此外，他設(shè)計的5 架飛機模型，作為經(jīng)典，被陳列在美國國家宇航博物館。

1943 年6 月17 日，伯特·魯坦出生于美國俄勒岡州的埃斯塔卡達。小時候，他并不是一個聰明勤奮的好學(xué)生。有一年，伯特·魯坦讀了一些有關(guān)航空航天的科普圖書，突然就像變了一個人似的，立志要努力學(xué)習(xí)，最終成為舉世聞名的航空航天工程師。

從火箭發(fā)射，到飛船返回艙重返地球，宇航員要冒著生命危險進行太空飛行，實在太危險了！對此，伯特·魯坦的理想是：開著飛機上太空！伯特·魯坦從事飛機設(shè)計工作50 多年，他設(shè)計的飛機有一個共同點，那就是：外形具有非常符合空氣動力學(xué)和太空動力學(xué)的漂亮的流線型。曾有航空航天專家稱贊他不像是一個飛機設(shè)計師，更像是一位雕塑家。

太空飛機

世界上有一種最美好的東西——夢想！一個人類飛天的夢想，一個世界航天的輝煌，一個令人驚嘆的傳奇——太空飛機，它流淌著科技、勇敢和理想的血液，嗅著太空的味道，夢想自由飛行。這是一個人類航天的偉大里程碑。

地球的大氣層是一道天然屏障，阻擋人類飛天的夢想?？茖W(xué)家們一直在設(shè)想一種既能在地球大氣層內(nèi)飛行，又能在真空環(huán)境下的太空中飛行，更兼具水平起飛、降落功能的新型航天器。這種能跨越大氣層飛行的飛機就是太空飛機。

以人類目前的科技水平，一直制造不出太空飛機。科學(xué)家只能退而求其次，研發(fā)出能垂直起飛、水平降落的航天飛機。然而，蘇聯(lián)的航天飛機只飛行了一次就永遠離開了太空；美國的航天飛機飛行了135 次，卻由于成本和費用高昂，且危險性大，只得退役。

蘇聯(lián)“螺旋”太空飛機從運載機上起飛（想象圖）

航天飛機的繼任者將是太空飛機。太空飛機將不再使用煤油、液氧或液氫作為燃料，也不再像航天飛機一樣使用火箭垂直起飛，而是直接從跑道上水平起飛與降落。這種理想的太空飛機既能像飛機一樣在地球大氣層內(nèi)進行超高音速飛行，也能像航天飛機一樣在預(yù)定軌道圍繞地球飛行和降落，可集飛機、火箭和衛(wèi)星的功能于一身。太空飛機的飛行速度極快，進出大氣層時將產(chǎn)生高動壓和高溫，特別是太空飛機表面的高熱流，溫度可達1650℃以上，遠高于鋼的熔點，因此太空飛機需要特殊的熱保護材料或主動冷卻系統(tǒng)。

太空飛機的優(yōu)越性能將為人類提供方便快捷地進出太空的選擇。此外，在軍事上，太空飛機既可作為全球高超音速運輸、洲際轟炸和戰(zhàn)略偵察的載體，又可作為航天運載工具或太空武器，成為新一代的攻擊和防御力量。

美國“動力翱翔者”太空飛機搭乘火箭起飛（想象圖）

“太空船二號”太空飛機搭載在“白色騎士號”運載飛機機翼下起飛（想象圖）

按照現(xiàn)有技術(shù)，太空飛機的起飛方式，可分為二級起飛和一級起飛。采用二級起飛方式的太空飛機一般只有2 套發(fā)動機。它的動力、爆發(fā)力和速度都無法沖出大氣層，只能搭載火箭或運載機起飛。通常，太空飛機搭載在大型專用運載機上，從普通機場起飛。當大型運載機到達一定的高度時，太空飛機從運載機上起飛，或者從火箭的頭部起飛，突破地球大氣層進入太空。這里需要指出的是，采用二級起飛方式的太空飛機，并非真正意義上的太空飛機。

而采用一級起飛方式的太空飛機可直接從普通機場起飛，突破地球大氣層進入太空預(yù)定軌道，圍繞地球飛行。該型太空飛機一般裝備有3 套發(fā)動機，其中第一套空氣噴氣發(fā)動機用于起降和空中飛行；第二套沖壓噴氣發(fā)動機用于突破地球引力，提升高度；第三套極速火箭發(fā)動機以第一宇宙速度沖破卡門線，進入太空飛行。

按照設(shè)計方案，太空飛機起飛時使用空氣噴氣發(fā)動機，像普通飛機一樣從地面水平起飛。當?shù)竭_30 千米以上并達到5 ～6 倍超音速時，開始使用沖壓噴氣發(fā)動機。當飛行高度到達90 千米左右并達到25 倍超音速時，開始使用極速火箭發(fā)動機進入太空預(yù)定軌道。當返回地球時，使用空氣噴氣發(fā)動機，像普通飛機一樣在機場水平著陸。當然，太空飛機也可在大氣層內(nèi)做洲際飛行。顯而易見，太空飛機的技術(shù)難度比航天飛機更大，主要表現(xiàn)在3 套發(fā)動機的組合和轉(zhuǎn)換，以及需要配置高強度、耐高溫的材料和采用人工智能的控制系統(tǒng)等。

美國維珍軌道公司設(shè)計的太空客機（想象圖）

我國航天專家設(shè)計的太空飛機（想象圖）

目前，世界上試驗成功的只有兩款太空飛機，分別是“X-15”和“太空船二號”太空飛機。2022 年8 月初，美國科學(xué)家成功研制出核聚變發(fā)動機，具有體積小、功率大的優(yōu)勢。它將為太空飛機的一級起飛提供新的方法。