龐之浩

　　新聞背景

　　1992年9月，我國載人航天工程正式實施，到現在已整整20週年，並取得了令世人矚目的成就。而從世界載人航天發展的前景來看，無論是重型火箭研製還是新型飛船開發，乃至空天飛機新概念的實施，都在醞釀著更大的突破。

　　重型運載火箭

　　瞄準月球火星

　　現在，美國、俄羅斯等國，把載人航天的目標都瞄準了地球近地軌道以遠的月球、小行星和火星。為此，首先要研製出發射深空載人飛船的重型運載火箭。

　　為了能夠在月球著陸和從月球返回地球，載人登月飛船一般重量在50噸以上，而且其奔月時的速度要求為10.9千米/秒，因此必須用近地軌道運載能力在60噸至120噸的重型運載火箭才能發射，發射載人小行星或火星飛船則需要運載能力更大的重型運載火箭。當年美蘇競爭載人登月時前蘇聯之所以敗給美國，最重要的原因就是前蘇聯研製的N1重型火箭連續4次發射都失敗了。

　　近年，在重型運載火箭的研製方面，美國私營公司——太空探索技術公司一馬當先，于2011年4月5日率先宣佈了研製“重型獵鷹”的計劃，搶了美國航空航天局的風頭。該火箭近地軌道運載能力達53噸，但運送成本只需大約8000萬至1.25億美元。它擬於2013年首次從加州范登堡空軍基地發射，隨後的發射任務將轉往佛羅裏達州卡納維爾角進行。它雖然無法一次發射月球任務所需的所有設備，但可以分批發射各種不同設備到近地軌道，然後對接在一起飛往月球。

　　太空探索技術公司還在考慮研製更為強大的火箭——“超級載重火箭”，其運載能力將達到170噸。借助於這種火箭，無論是重返月球，進軍火星或者其他更遠天體都沒任何問題。該公司已與美國航空航天局簽署一份合約，探索研製“超級載重火箭”的可能性。

　　2011年9月14日，美國航空航天局也正式對外公佈了美國新一代重型運載火箭——“航天發射系統”的方案。該火箭的研製採取了一種漸進式發展模式，採用了航天飛機技術。其初始方案的近地軌道運載能力為70噸，改進後將達到130噸，可用於向近地軌道及更遠的空間發射多用途乘員飛行器和大型有效載荷，以滿足載人登陸小行星、載人進入火星軌道等深空探測的任務需求。其首次試射計劃在2017年。

　　我國龍樂豪院士等火箭專家，在2011年出版的《國際太空》雜誌上發表了有關我國發展重型運載火箭的初步總體方案：近地軌道運載能力130噸，具備一次發射將3人以上有效載荷送上月球，並從月球安全返回的能力。重型運載火箭還可用於無人火星探測、載人登陸火星和建造空間太陽能電站等。

　　新型載人飛船各有妙處

　　目前，美國、俄羅斯正在研製新型宇宙飛船，其中新型載人飛船具有以下共同特點：一是用途廣，一船多用，可以飛往空間站或月球、小行星和火星；二是可以重復使用，目前的宇宙飛船都是一次性使用的，所以成本高，可重復使用10次的載人飛船可以大大降低成本；三是運載能力大大增加，每次可以運送4至7人。

　　美國航空航天局已出資讓美國洛馬公司研製“獵戶座”多用途乘員飛行器。它採用類似以前“阿波羅”飛船的艙段構型，尤其是其乘員艙和“阿波羅”飛船的指令艙異常相似，為圓錐形，只是艙內空間比“阿波羅”指令艙大1倍。“獵戶座”擬於2018年以後投入使用，主要用於近地軌道以遠的載人航天探索。

　　洛馬公司擬用2艘對接在一起的“獵戶座”進行載人登小行星。這2艘“獵戶座”同時發射，其中1艘是載人的主“獵戶座”飛船，另1艘是攜帶絕大部分的消費品。在到達小行星上空時，1名航天員將穿艙外航天服出艙，並通過載人機動裝置漂浮到小行星上採集樣本，用科學儀器進行實驗，另1名航天員留在艙內進行指揮。任務完成後，出艙航天員回到載人的主“獵戶座”，然後主副“獵戶座”飛船分離，載人的主“獵戶座”飛船發動機點火返回地球，無人的副“獵戶座”飛船繼續進行小行星的科學觀測。採用2艘“獵戶座”飛船對接的方案可以節省下大量的時間和成本。“獵戶座”載人飛船預計2025年飛往小行星，2035年後飛往火星。

　　2012年5月25日，美國太空探索技術公司研製的載貨型“龍”飛船首次與“國際空間站”進行對接，送去了一些貨物。 “龍”飛船不僅可以客貨兩用，而且不像一般飛船隻能使用1次，而是可以重復使用。載人型“龍”飛船將於2015年首次升空，最多可載6人。

　　美國內華達山脈公司正在研製的“追夢者”是雙翼航天飛機，類似于迷你航天飛機。它雖然也需要垂直髮射升空，但同時又可以像普通客機一樣水平降落在傳統飛機跑道上，預計將在今年進行無人測試。

　　2009年10月28日，俄羅斯宣佈將研製核動力宇宙飛船，這種飛船配置的核反應堆功率將達兆瓦級，能降低飛船發射和運行時的能耗，滿足載人火星探測、星際旅行和為空間站提供服務的需要。

　　空天飛機新概念又見曙光

　　近日，英國正在研製的航空航天飛機——空天飛機“雲霄塔”實現了重大突破，成功測試了“雲霄塔”空天飛機的發動機。“雲霄塔”在大氣層內飛行時，其上的發動機能將氫與空氣混合燃燒；出了大氣層以後，可將氫與液氧混合燃燒。所以，“雲霄塔”被認為是實現人類太空旅行夢想的最佳航天器。

　　空天飛機是航空飛機和航天飛機的“混血兒”，因為它同時裝有航空發動機和火箭發動機，所以在大氣層內飛行時可像普通飛機一樣在跑道上水平起飛，用航空發動機提供動力，按航空飛機方式飛行和操縱；在大氣層外飛行時則由火箭發動機提供動力，按航天器方式飛行和操縱。這樣做的好處是，它在大氣層內飛行時可用空氣中的氧做氧化劑，因而能大大減少整個飛機的氧化劑裝載量，使飛機的質量和體積大大減少。此外，由於它可像普通飛機一樣完全重復使用，且能水平起飛，這樣就省去垂直髮射所需的複雜設備。

　　需要指出的是，有很多媒體將美國發射的X-37B稱為空天飛機，這是不準確的。因為X-37B的發射方式和航天飛機一樣，依靠火箭發動機進行垂直髮射，所以它是一種小型無人航天飛機，而不能算空天飛機。

　　因為空天飛機的技術十分複雜，以致各種方案都沒有實質性成果，所以提出後又都紛紛下馬了，只有“雲霄塔”方案仍在悄然進行。

　　“雲霄塔”比美國航天飛機大許多，長90米、翼展25.4米，理論起飛質量約345噸，是世界上首個採用混合動力發動機的天地運輸器，這種混合發動機在技術上已取得新的突破。它可以搭載大約30名乘客。由於能重復使用，其每次飛行的費用約630萬英鎊(合945萬美元)，而目前運載火箭每次發射費用為5000萬美元左右，航天飛機每次發射費用為4億至5億美元。

　　“雲霄塔”在降落後兩天內可以實現再次起飛，每架可以完成大約200次飛行任務。其發射成本低的優勢將使未來的太空旅行更經濟、更便捷。它有望到2016年時開始亞軌道試飛，到2018年實現軌道試飛，到2020年能夠實現商業運營。

　　據稱，“雲霄塔”不僅能取代航天飛機，而且有望將太空旅行提升到新高度。“雲霄塔”可在地面以上29千米飛行，速度是音速5倍，4個小時內可抵達世界任何角落。