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　　美國(guó)為何還要制造航天飛機(jī)？

　　——新發(fā)射系統(tǒng)將滿足10天內(nèi)發(fā)射10次的要求

　　本報(bào)記者 張夢(mèng)然

　　今日視點(diǎn)

　　隨著2011年“亞特蘭蒂斯”號(hào)的退役，在過(guò)去近半個(gè)世紀(jì)的時(shí)間里，一直作為美國(guó)太空事業(yè)標(biāo)志的航天飛機(jī)，已經(jīng)正式歸老于歷史的博物館。不過(guò)，在該國(guó)的一些相關(guān)部門看來(lái)，為了國(guó)家航天事業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，美國(guó)依然需要新一代航天飛機(jī)。

　　據(jù)美國(guó)《大眾科學(xué)》雜志網(wǎng)站7月25日?qǐng)?bào)道，美國(guó)國(guó)防部先進(jìn)項(xiàng)目研究局（DARPA），正在醞釀一項(xiàng)制造可循環(huán)使用的新型航天飛機(jī)的計(jì)劃，以便未來(lái)在更廉價(jià)的基礎(chǔ)上完成各種類型的發(fā)射任務(wù)。而與以往的航天器項(xiàng)目相比，這項(xiàng)計(jì)劃最令人震驚的地方在于，以新型航天飛機(jī)為核心的新發(fā)射系統(tǒng)，將滿足在10天內(nèi)發(fā)射10次的要求。

　　飛向太空的“航班”

　　一直以來(lái)，航天領(lǐng)域的科學(xué)家和工程師們都在致力于研發(fā)可在短時(shí)間內(nèi)快速完成二次發(fā)射的航天器系統(tǒng)。然而，在美國(guó)太空基金會(huì)研究分析部主任邁卡·沃爾特·朗格看來(lái)，直到目前依舊沒(méi)有人在此方面取得實(shí)質(zhì)性的進(jìn)展：“航天產(chǎn)業(yè)提出的標(biāo)準(zhǔn)早就擺在那里，但完全符合這些要求的產(chǎn)品，至今還不存在。”

　　不過(guò)，對(duì)于此次DARPA提出的計(jì)劃，邁卡表示了樂(lè)觀的態(tài)度：“人們可以隨意拿計(jì)劃中的新產(chǎn)品與現(xiàn)有的同類做比較，最終都會(huì)發(fā)現(xiàn)前者達(dá)到了一個(gè)新的高度。”

　　目前，參與該項(xiàng)目并且前期成果得到DARPA認(rèn)可的，主要有三家公司：與藍(lán)色起源合作的波音公司、與美國(guó)航天公司合作的麥?zhǔn)康翘障到y(tǒng)公司，以及攜手維珍銀河的老牌的諾斯羅普·格魯曼公司。此外， 太空探索技術(shù)公司近期也宣稱，自己的“獵鷹9”號(hào)可循環(huán)使用火箭測(cè)試成功。

　　運(yùn)載火箭實(shí)現(xiàn)可循環(huán)使用是新發(fā)射系統(tǒng)的基礎(chǔ)。依照邁卡的介紹，新發(fā)射系統(tǒng)的工作流程，首先是將高超音速運(yùn)載火箭發(fā)射升空，當(dāng)其到達(dá)指定高度時(shí)，釋放所攜帶的新型航天飛機(jī)，任其執(zhí)行任務(wù)。隨后，火箭以極其緩慢、溫和的方式下落到指定地點(diǎn)，工程人員將其回收、拋光、重新涂裝后，再次置于發(fā)射臺(tái)執(zhí)行下一次任務(wù)。理論上說(shuō)，使用可重復(fù)發(fā)射火箭，將大幅削減發(fā)射的總體成本。在有效減輕美國(guó)國(guó)家航空航天局（NASA）財(cái)政負(fù)擔(dān)的同時(shí)，還能資助大學(xué)生、創(chuàng)業(yè)者等多種團(tuán)體，共同促進(jìn)航天事業(yè)的發(fā)展。

　　形象地說(shuō)，包括新型航天飛機(jī)在內(nèi)的新發(fā)射系統(tǒng)，就猶如航空公司的日常航班一樣，執(zhí)行著載客、卸貨的循環(huán)任務(wù)。兩者唯一的不同在于，前者的目的地是太空，而不是機(jī)場(chǎng)。

　　石破天驚的發(fā)射標(biāo)準(zhǔn)

　　在新的發(fā)射系統(tǒng)中，可重復(fù)利用的火箭固然重要，但航天飛機(jī)才是真正的核心。

　　目前，該新型航天飛機(jī)已經(jīng)被DARPA定名為“試驗(yàn)航天飛機(jī)”，簡(jiǎn)稱XS-1。DARPA對(duì)XS-1的要求非常獨(dú)特：這架飛行器必須能夠以每次少于500萬(wàn)美元的發(fā)射成本，將3000磅到5000磅重的物資運(yùn)至低地球軌道。同時(shí)，整個(gè)發(fā)射過(guò)程也必須進(jìn)行簡(jiǎn)化和提速。DARPA的希望是在10天內(nèi)看到10次發(fā)射。

　　這一標(biāo)準(zhǔn)，用“石破天驚”來(lái)形容亦不夸張。因?yàn)樵谌祟惡教焓聵I(yè)的歷史上，還從來(lái)沒(méi)有用可循環(huán)使用的火箭能以如此密集的頻率向地球軌道發(fā)射航天器。

　　類似的可重復(fù)使用的飛船雖然存在，比如維珍銀河正在研發(fā)的產(chǎn)品，但它只能到達(dá)亞軌道的高度；NASA引以為豪的航天飛機(jī)可以多次使用，但需要很多天的維護(hù)修葺之后，才能開(kāi)啟下次發(fā)射；即便是當(dāng)前一次性使用的衛(wèi)星運(yùn)載火箭，也沒(méi)有一枚具備新飛船那樣的運(yùn)載力和低成本——軌道科學(xué)公司的“飛馬座XL”火箭將1000磅物資運(yùn)至低地球軌道的成本，是單次3000萬(wàn)至4000萬(wàn)美元；SpaceX公司“獵鷹9”號(hào)的能力雖然稍強(qiáng)，但運(yùn)載20000磅的成本也達(dá)到了單次5400萬(wàn)美元。

　　廉價(jià)的發(fā)射成本，意味著可以向太空運(yùn)送更多的物資，進(jìn)而給更多的人發(fā)展的機(jī)會(huì)。此前在NASA參與可循環(huán)飛行器研究的佐治亞理工大學(xué)航天工程學(xué)教授阿蘭·威力特表示，DARPA希望XS-1在投入使用之后，可以運(yùn)載一些微型衛(wèi)星進(jìn)入太空，以供科研院所、創(chuàng)業(yè)公司等組織使用。

　　此外，新系統(tǒng)對(duì)于軍事也有著重要意義?！氨热缥覀冃枰俅螌?duì)一個(gè)類似本拉登一樣的恐怖分子發(fā)動(dòng)攻擊，但監(jiān)控衛(wèi)星卻不能準(zhǔn)時(shí)抵達(dá)目標(biāo)區(qū)域上空。以前這種情況下只能等待，但今后我們可以立即朝頭頂上發(fā)射一顆新衛(wèi)星?！边~卡說(shuō)。

　　頭號(hào)難題是“安全性”

　　可以說(shuō)，一旦“試驗(yàn)航天飛機(jī)”XS-1系統(tǒng)研發(fā)成功，人類對(duì)于太空的探索將獲得質(zhì)的飛越。

　　“現(xiàn)在策劃和籌備一次發(fā)射任務(wù)，周期都是以年來(lái)計(jì)算。而XS-1投入使用后，我們需要做的，就是把物資、衛(wèi)星之類要發(fā)射的東西往它身上一扔，然后就可以回家吃飯了?！蓖μ卣f(shuō)。

　　有人也許會(huì)問(wèn)，為什么之前我們無(wú)法制造XS-1這樣的產(chǎn)品？對(duì)于這個(gè)問(wèn)題，不同的專家有不同的理解。曾在上世紀(jì)80年代領(lǐng)導(dǎo)NASA載具分析部門的威力特認(rèn)為，關(guān)鍵在于技術(shù)的限制。諸如高超音速載具技術(shù)，此前一直未有突破。另外，火箭發(fā)射完成后的緩降技術(shù)也是一大難點(diǎn)——從太空的高度墜落地面而不發(fā)生嚴(yán)重?fù)p傷，決定著火箭能否再次利用。

　　在威力特的同事、佐治亞理工大學(xué)航天工程師米切爾·沃克看來(lái)，XS-1的研發(fā)需要克服包括以上問(wèn)題在內(nèi)的許多難點(diǎn)，而最大的挑戰(zhàn)則來(lái)自于“背靠背”的兩次發(fā)射之間。“從火箭完成第一次發(fā)射后落到地面開(kāi)始，工程人員必須保證它在24小時(shí)之內(nèi)可以進(jìn)行第二次發(fā)射。但不是每一名客戶都有信心把自己價(jià)值百萬(wàn)美元的物資裝到還有余溫的火箭之上?！泵浊袪栒f(shuō)。實(shí)際上這也是為什么老式航天飛機(jī)無(wú)法勝任DARPA提出的10天發(fā)射10次這一要求的原因。它們復(fù)雜的檢修不僅拖延了發(fā)射周期，也額外增加了整體成本。

　　總之，在安全性問(wèn)題最終得到解決之前，XS-1的運(yùn)載目標(biāo)將定位在低價(jià)、小型的物資上，而不是“韋伯”望遠(yuǎn)鏡之類價(jià)值連城的貴重儀器。它將以廉價(jià)的運(yùn)費(fèi)、快捷的安檢、大批次的發(fā)送等優(yōu)點(diǎn)，吸引潛在客戶。此外，動(dòng)力學(xué)的多個(gè)技術(shù)節(jié)點(diǎn)也在等待著XS-1攻關(guān)。在米切爾看來(lái)，這些都是DARPA級(jí)別的大難題。