航天飞船重复用 遨游太空去又回（上） [复制链接]

    【美国《大众科学》月刊２月号封面文章】题，新型低成本太空探索工具——可重复使用的飞船（作者斯图尔特·布朗）
    去年９月，麦道公司德尔塔三角快帆试验火箭（ＤＣ—Ｘ），从新墨西哥州军用白沙导弹发射场的闪闪发光的灰泥板上点火起飞，向上飞至３００英尺，然后令人惊奇地像一架直升机一样，减速悬在空中。随后火箭稍稍倾斜，再横向飞行３５０英尺。最后，火箭开始尾部朝下着陆：迅速伸出它装有盘状脚的伸缩腿，用它的四个小发动机所迸发出来的火焰减速以达到平稳着陆。整个飞行过程仅６６秒。当这种神奇的航天器着陆时，数百名观众发出了热烈的欢呼声。
    ＤＣ—Ｘ火箭使空间科学家和工程师们得到了好多年没有过的兴奋，因为它可能标志着人类在宇航飞行中第一次拥有一个真正负担得起的达到轨道的工具。
    设计师们希望，从只有ＤＣ一Ｘ三分之一大小的试验火箭或正在探索中的其他新型发射器演变而成的未来航天器，将把每磅有效载荷发射到轨道的成本降至仅仅５００美元。从１９９５至２０３０年，美国政府预计发射３９个有效载荷，每个重约２５０００磅。用目前的各种火箭发射，发射成本将迅速增高，达到每磅３０００美元至１万美元。
    德尔塔三角快帆计划所描绘的可重复使用的单级入轨（ＳＳＴＯ）设想引起重视的部分原因是，它可以避免扔掉昂贵的硬件，如传统火箭中使用的下一级发动机和燃料箱。
    但是，更大的成本节省将来自班机式的运作：火箭将能维修，重新加燃料，并很快由按目前标准少得不可思议的地面人员再发射上天。
    美国国家航空和航天局、国防部、运输部的一个部际小组评价了几种采用先进技术的发射器设计方案，包括一种单级入轨道火箭、一种基于Ｘ—３０国家空天飞机（ＮＡＳＰ）的
    单级入轨吸气式火箭和一种两级入轨火箭（ＴＳＴＯ）。这种两级入轨火箭是由吸气式第一级和火箭推动的第二级组成的联合体。看来任何一种系统都能工作，并能把发射费降低至目前水平的２０％。
    两级入轨火箭是一种风险较低、性能适中的选择，而单级入轨火箭则是一种高性能和技术风险亦更大的选择。
    通常，美国政府对一些航天公司讲述自己的发射要求，让它们基于各自工程优势学科和专长领域自主制定发射系统方案，随后再对这些方案进行鉴别，以采用最有希望的方案，并且使研究展开。
    然后，对根据最优秀设计制造的试验装置作飞行测试，并开发成为一种采用最先进技术的新型国家发射器。
    除了三角快帆的垂直发射和着陆构想外，还有四种可供选择的重复使用发射器方案。如果能得到财政支持，这些构想中将不止一种得到开发，以搞清楚究竟哪种构想最有希望。
    带翼单级入轨火箭从发射坪上垂直起飞，然后滑回跑道着陆。这种选择方案带来短而大的机翼和起落架的额外负荷，而不是德尔塔三角快帆火箭所需要的以减速使尾部先着陆的额外燃料。吸气式单级入轨火箭它在以跑道为基础的入轨的飞行最后，使用一个小火箭。这种Ｘ—３０国家空天飞机方案寻求开发一种飞行器，它使用的冲压式喷气发动机和超音速冲压式喷气发动机燃烧氢和空气的混合气体，从而无需携带大量液氧。垂直发射、跑道着陆、无翼的宇宙飞行和高空飞行两用机致力于这种飞行器研究的洛克希德公司，称它为航空弹道火箭。它那宽大的尾部可容纳几个矩形的火箭推进器。使用跑道的两级入轨发射器波音公司和航天局一直在研究这种发射器。波音公司的设想是使用一艘大型母船，它以先进的喷气发动机和火箭发动机为动力，以承载一个悬挂着的、像国家空天飞机一样的轨道航天器。
    航天局的构想是将火箭推进的宇宙飞船置于用涡轮风扇发动机和冲压式喷气发动机为动力的母船上。轨道飞行器
    波音公司提出的两级入轨发射系统，该系统运载了一个套在母船腹部的轨道飞行罩。波音公司提出的该母船使用了６个高推力涡轮喷气式发动机和一个单级火箭发动机。该单级火箭发动机采用航天飞机的发动机，安装在母船双尾翼之间。从第一级母船中分离出来的轨道飞行器是以Ｘ—３０国家空天飞机为基础设计的。腹部带有轨道飞行器的母船
    这两种构想的先驱是德国的森格尔，它采用一个６马赫涡轮冲压式喷气发动机的飞行器，该飞行器的背部载有一个以小型火箭为动力的轨道飞行器。（上）DC─X飞行轨道DC─X结构示意图波音公司提出的网级发射器往返轨道操作示意图