Stratolaunch：美國航天界又一顆新星

一個多月前，微軟聯合創始人保羅?艾倫投資的Stratolaunch飛機在6年的「秘密」研發後終於在美國加州莫哈韋航空基地（Mojave Air and Space Port）正式亮相。

這是一架巨型雙身飛機， 機翼展117米，與足球場的長度相當 。它擁有6台發動機和28個輪子，重達227噸。兩個機身中間可搭載250 噸的有效載荷，包括火箭和衛星。[1]

Stratolaunch 上個月第一次離開機庫進行燃料測試。自2011年項目啟動至今，飛機建造已基本完成，Stratolaunch即將進入地面與飛行測試階段，預計於2020年投入運行。

Stratolaunch的字面意思是平流層發射。這架飛機中的「巨無霸」可謂名副其實，可用於空射運載火箭，能將火箭運送到10千米以上的平流層並釋放。經過幾秒鐘的自由落體運動後，火箭將自行點火、發射、脫離大氣層，將衛星送入近地軌道 。同時，Stratolaunch還會像普通飛機一樣返回地面，接受檢修、補充燃料、裝配下一輪載荷，理論上第二天便可再次搭載火箭升空。這樣的發射方式可大大降低從地面發射火箭的高燃料成本。[2]

Stratolaunch航線概念圖

保羅?艾倫於2011年創立了Stratolaunch，希望通過空中發射平台讓空間探索更加便捷。Stratolaunch將架起地面與近地軌道的橋樑，為業界、政府、慈善機構提供大量空間數據，推動科技發展。[3]

和地面發射火箭相比，空射火箭避開了地表濃密的大氣層，進入軌道所需的推力大大減少，節約了燃料。空射火箭不需要複雜的發射場設備，許多地理位置、天氣、空中管制與海洋活動的限制也不復存在，因而降低了發射風險與成本。另外，研究空射火箭技術還具有巨大的軍事價值。（補充閱讀：空射火箭vs地面發射火箭：https://en.wikipedia.org/wiki/Air_launch_to_orbit）。[4][5]

Stratolaunch模型圖

技術資料

翼展117米

身長72米

尾翼高度15米

起飛重量580 噸

推進6架普惠（Pratt & Whitney）PW4056噴氣引擎，推力205–296千牛（波音747同款）

雙機身右舷用於載人，左舷承載飛行數據系統

續航3700 公里，一次可將多個載荷送進擁有不同半徑與傾角的軌道

起飛滑跑距離3.66千米，可從大型機場或肯尼迪航天中心等航天港起飛。[6] [7]

Stratolaunch雙機身的設計類似於保羅?艾倫先前投資的、由縮尺複合材料公司（Scaled Composites）開發的「白騎士」二號（White Knight Two）。擁有大展弦比【注】的上單翼【注】裝合在配合與集成系統（Mating and Integration System）上。該系統由Dynetics公司開發，可支撐230噸的重量。兩個機身的機尾有各自的水平尾翼和垂直尾翼，並不相連，從而在中間留下足夠的載荷空間，降低了飛行干擾。每邊三個噴氣引擎由掛架（Pylon）固定在機翼上。駕駛艙位於右舷。[8]

名詞解釋

展弦比：展弦比即機翼翼展和平均幾何弦之比。展弦比增大時，機翼的誘導阻力會降低，從而可以提高飛機的機動性和增加亞音速航程，但波阻就會增加，以致會影響飛機的超音速飛行性能，適合亞音速飛機。展弦比大的機翼機翼產生的升力也大，因而能減小飛機的起飛和降落滑跑距離。[9]

上單翼：上單翼是置於機身頂部的機翼布局形式，多用于軍用運輸機[10][11]。

縮尺複合材料公司開發的白騎士二號，此架飛機被維珍銀河公司（Virgin Galactic）買下，用於亞軌道飛行

圖片來源：Wikicommons

為了減少研發成本，Stratolaunch大量借鑒了波音747-400的設計，包括引擎、航空電子設備、甲板、起落架等等。Stratolaunch買下了兩架前美聯航波音747-400飛機（序列號：28715和28716）並在莫哈韋航空基地將它們解體拆用。

各型號飛機翼展比較

萊特兄弟早年的飛機甚至不能一次性從Stratolaunch一側飛行到另一側[12]

圖片來源：Wikicommons

空射運載火箭的理念，現在已經不算時髦。1960 年1 月 23 日，美國首次使用一架改裝過的 NB-52 「平流層堡壘」號轟炸機（NB-52 Stratofortress bomber），在大西洋上空的平流層發射了一枚X-15高超音速火箭動力試驗機（North American X-15）。[13] 洛克希德?馬丁公司（Lockheed Martin）生產的 L-1011「觀星者」號寬體噴氣式運輸機（L-1011 Stargazer）也被改造成空射火箭發射平台，於1994年處女飛[14]。[15][16]

NASA的NB-52B母艦機正帶著X-15超高音速飛機衝破大氣層，T-38A超音速教練機（T-38A Talon chase plane）尾隨著保駕護航

圖片來源：USAF/Wikicommons

軌道ATK公司（Orbital ATK ）的「觀星者」號運輸機正攜帶著飛馬座火箭滑行

圖片來源：NASA/Randy Beaudoin/Wikicommons

然而，NB-52和L-1011這樣的「大塊頭」已經達到了目前單體飛機的體積極限，儘管它們是巨型運輸機，也只能攜帶23噸的載荷。於是，用雙體飛機空射火箭的概念應運而生，第一個成果便是「白騎士」一號（White Knight），是之前提到的「白騎士」二號的前身。2004年，它作為母艦機，將伯特?魯坦的縮尺複合材料公司研發的「太空船一號」（SpaceShipOne）發射到亞軌道並試飛成功。值得注意的是，「太空船一號」項目由保羅?艾倫一人投資，是史上第一個私人資助的空間項目。

2004年發射「太空船一號」進入亞軌道飛行的「白騎士」號噴氣動力母艦機

圖片來源：Wikicommons

「太空船一號」太空飛機

圖片來源：Wikicommons

「白騎士」號與「太空船一號」合體（進化）

圖片來源：Wikicommons

保羅?艾倫與伯特?魯坦合作開發的「太空船一號」2004年完成了史上第一個私人資助的載人空間飛行，贏得了安薩里X獎（Ansari X Prize）與一千萬美金。[17] 該照片從左至右依次是：飛行員Brian Binnie，保羅?艾倫與伯特?魯坦，他們身後是「白騎士」號。

圖片來源：Vulcan Inc

2011年，眼看著NASA太空梭計劃（Space Shuttle Program）被迫終止，重返月球計劃的星座計劃也已擱置（Constellation program），保羅?艾倫不由得感嘆美國政府對於航天探索的野心與投入正在衰退，同時也敏銳的察覺到私人航天的時代到來了。2011年12月13日，保羅?艾倫宣布Stratolaunch系統公司正式成立，希望通過廉價與隨需應變的業務改變人們對空間旅行的理解。[18][19]

隨著Stratolaunch開發告一段落，保羅?艾倫將要面臨來自美國航天界的激烈競爭。對手中的私人公司包括：已實現火箭回收再利用的埃隆?馬斯克與他的SpaceX，維珍集團創始人理查德?布蘭森（Richard Branson）的維珍銀河，和亞馬遜CEO傑夫?貝索斯（Jeff Bezos）的藍色起源（Blue Origins）。此外，他還不能忽視傳統火箭發射在航天界的地位。由洛克希德?馬丁公司和波音公司各出資50%成立的美國聯合發射聯盟（United Launch Alliance）已為美國空軍與NASA發射了10年的傳統火箭；俄國與歐洲太空總署（European Space Agency）也將用傳統辦法繼續為一些國家執行發射任務。

值得慶幸的是，保羅?艾倫的Stratolaunch似乎是定位最好的一個。由飛機發射火箭大大降低了風險與成本，在使用頻率上也將勝過SpaceX。Stratolaunch自始至終由保羅?艾倫一人投資，他150億美元的身價使Stratolaunch不必擔心項目失敗可能導致的破產，也不用與政府周旋以求得資金。[20]

人類的未來就靠這些有錢的老頭了！[21]

圖片來源：網路

參考文獻：

[1][2][20] https://www.forbes.com/sites/danielreed/2017/06/02/a-high-flyer-or-an-ego-driven-indulgence-paul-allens-stratolauncher-is-no-spruce-goose/2/

[5][16][21] http://www.pingwest.com/paul-allen-stratolaunch-can-launch-3-rockets-in-1-take-off/

[7][18] https://www.universetoday.com/91737/revolutionary-air-launched-commercial-rocket-to-orbit-announced-by-microsoft-billionaire-paul-allen/

[8] https://en.wikipedia.org/wiki/Scaled_Composites_Stratolaunch

[9] http://baike.baidu.com/item/展弦比/6605645?fr=aladdin

[10] http://baike.baidu.com/item/上單翼/7419032?fr=aladdin

[13] https://www.nasa.gov/centers/dryden/news/X-Press/50th_anniversary/top_20_projects/nb-52b.html

[14] https://en.wikipedia.org/wiki/Stargazer_(aircraft)

[17][19] https://en.wikipedia.org/wiki/Paul_Allen

喜歡這篇文章嗎？立刻分享出去讓更多人知道吧！