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速度高達33馬赫!空天飛機半小時縱橫地球,圓夢錢學森世紀遺願

太空梭是後阿波羅登月時代美國航天主力運載工具,重達2200多噸的龐然大物拔地而起見證著人類航天的巔峰時代。

27年前當我國決定實施載人航天工程之際科學家分成了「機派(太空梭)」與「船派(載人飛船)」兩大技術流派,那一時期受航天之父錢學森《星際航行概論》啟蒙的航天人對太空梭情有獨鍾,但最終錢老還是著眼國力現實將至關重要的一票投給了載人飛船。

因為發展太空梭不僅技術困難,更重要的是耗資巨大,數百億美元投入對於當時的我們來說是不可承受之重,而載人飛船可以用最少投入在最短時間掌握載人天地往返能力。如今已連續將14人次航天員送上太空並安全返回地球的事實證明,錢老是一位懂得著眼全局的戰略科學家

大洋彼岸的太空梭在連續損失兩架之後迫於資金與技術壓力不得不退出歷史舞台,但這並不意味著太空梭錯了,而是因為技術的發展軌跡往往是螺旋式前進。就在決定發展載人飛船的第二年錢學森再次建言要重視空天飛機發展,因為這將是21世紀的重大成就,它可以作為半小時縱橫地球橫跨2萬公里(速度高達33馬赫)的民航工具。

錢老不僅是我國航天奠基人,更是世界航天事業的拓荒者,他早年在美國工作期間就提出要發展一種名為火箭客機的飛行器,用如今視角來看那就是不折不扣的空天飛機。

太空梭只能像火箭那樣垂直起飛,對發射塔架的依賴性很強,而空天飛機則完全不同,這是一種採用組合動力技術的空天飛行器,可以在機場跑道滑跑起飛進入宇宙空間,具備在大氣層內外空間自主飛行的能力,能完全重複使用。

人類迄今為止尚沒有突破空天飛機技術,即便是美國空軍的X-37B也還是典型的太空梭產品,但空天飛機卻是各主要航天大國的努力方向。對於我們來說曾經錯過了太空梭時代,但現在絕不會錯過空天飛機時代。

本月初,一大批國防科工戰線的最新成果華麗亮相,海陸空天電各領域尖端武器悉數亮相,其中東風-17彈道導彈與無偵-8超音速無人機憑藉科幻外形圈粉無數,這哥倆隸屬於不同軍種且是完全不同類型的武器,但卻與空天飛機有著千絲萬縷的關係。

用東風-17方隊方隊長的話說,這款導彈的彈頭設計像一個小飛機,事實上這是一款乘波體氣動布局的高超音速武器,全程都在大氣層內飛行。反觀無偵-8也是基於乘波體理念設計而成,是一款空基發射的大型無人機,而乘波體氣動布局就是空天飛機的必由之路。

太空梭雖然也具備大氣層內外空間飛行能力,但為了對抗再入大氣層的高溫燒蝕無法將機翼造得過長過大,因此其航向控制力極弱,每一次返回地球的下落航線都是經過精密計算,稍有偏差都會釀成災難,這就是為什麼空天飛機必須突破乘波體氣動布局的原因。

乘波體氣動布局有著優異的臨近空間飛行控制能力,具備大範圍大角度橫向機動力,大氣層內飛控水平遠高於太空梭,這也是DF-17號乘波體導彈的看家本領。乘波體的優勢不僅限於大氣層內的飛行控制,而且在再入大氣層環節更容易進行抗高溫燒蝕部署。

今年上半年范景蓮教授研製輕質難熔金屬基複合材料的事迹被廣泛報道,該材料已經大批量應用於高超音速武器、導彈、空天飛行器等產品,可以耐受3000℃以上高溫燒蝕,由此又突破了研製空天飛機的一大瓶頸。

在錢老布局下我國航天從來沒有停止過針對空天飛機的研究,並在最困難的環境下成立了專門研究亞軌道飛行的技術小組,如今一大批可以進行高超音速滑翔飛行的東風快遞都建立在這一技術積累的基礎上,這些成果也為空天飛機的研製打下了基礎。

錢老建言重視發展空天飛機是上世紀90年代初期的事情,那一時期電視上經常會提到「人口多,底子薄」,基於特殊時代的環境錢老認為空天飛機耗資會十分巨大,所以建議多爭取國際合作。

然而如今我國國力已經超出了大多數人的想像,空天飛機也已經提上日程,並且制定了切實可行的技術發展路線圖。

路線圖規划了三條齊頭並進的發展路線,分別是兩級入軌空天飛機、兩級入軌太空梭、可重複使用運載火箭。航天科技集團主攻方向是以火箭為動力的兩級入軌太空梭,目前已經完成方案設計與一級技術驗證。航天科工集團則是主攻以組合發動機技術為動力的兩級入軌空天飛機「騰雲工程」,目前已經完成騰飛一號組合動力飛行試驗,即將展開兩級驗證飛行器試驗。

發展空天飛機不再是單純為了載人航天,而是兼具載人與載貨兩大目的,且更傾向於後者。空天飛機不僅有著重大的軍用價值,在經濟領域也將起到戰略作用。

比如SpaceX公司發展「星船」項目雖然名義上是為了載人登火星、登月球等高大上目標,但實際上是為了發射數以萬計的星鏈衛星(天基互聯網星座),多快好省地進入宇宙空間就是發展21世紀航天事業的根本目的。

由於空天飛機巡航飛行段是在外太空進行軌道飛行,而近地軌道沒有稠密大氣干擾往往有著極高的速度,錢老半小時縱橫兩萬公里橫跨半個地球的夢想就由此而來,這一夢想最早可以追溯到1949年他在美國提出火箭客機構想的年代。

生在當下中國最幸運的是不用旁觀歷史,而是親手創造歷史,這就是生為一個中國人的驕傲與榮光。

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