文/張雪松

▲ 最終的發(fā)射構(gòu)型：“大鵬”掛載三枚飛馬座火箭

在我們的印象中，運(yùn)載火箭基本是地面發(fā)射場(chǎng)發(fā)射的，比如我國(guó)為了發(fā)射長(zhǎng)征五號(hào)和長(zhǎng)征七號(hào)專門建設(shè)了文昌發(fā)射場(chǎng)。然而，也有些運(yùn)載火箭是海上甚至空中發(fā)射的，比如聯(lián)合發(fā)射聯(lián)盟的海射系統(tǒng)，以及空射的飛馬座火箭?；鸺丈浞绞讲粌H規(guī)避了落區(qū)問題，射向更加靈活，而且飛機(jī)本身帶有初速和高度，相當(dāng)于給火箭加了一個(gè)助推器，提高了火箭運(yùn)力。此外空射還規(guī)避了地面發(fā)射場(chǎng)不利天氣的干擾，使用上具有更多的靈活性。

空射火箭的歷史

空射火箭最早的嘗試是美國(guó)的飛馬座運(yùn)載火箭，1990年4月5日美國(guó)使用B-52轟炸機(jī)攜帶一枚飛馬座火箭試射成功，后來軌道·ATK公司購(gòu)買了一架洛·馬公司的L-1011“三星”大型客機(jī)作為飛馬座火箭的載機(jī)。自1990年以來飛馬座空射火箭已經(jīng)進(jìn)行了43次發(fā)射，其中3次失敗2次部分失敗，其成功率雖然偏低，但考慮到它是第一種空射火箭外加空射方式靈活性的優(yōu)勢(shì)，仍然是相當(dāng)可圈可點(diǎn)的。飛馬座空射火箭的成功，讓投資者對(duì)空射火箭興趣大增，且不說維珍銀河公司那個(gè)空射亞軌道旅游的太空船二號(hào)飛船，維珍銀河公司還在研制發(fā)射載具一號(hào)空射運(yùn)載火箭，而美國(guó)大富翁保羅·艾倫更是投資建立了同溫層發(fā)射公司，要將空射運(yùn)載火箭的水平提高到前所未有的高度。

▲ “大鵬”飛機(jī)在莫哈維機(jī)場(chǎng)準(zhǔn)備測(cè)試

▲ 同溫層發(fā)射的大飛機(jī)：“大鵬”（Roc）

空射火箭的載機(jī)

提起大飛機(jī)，我們會(huì)想到美國(guó)C-5、波音747，“發(fā)射載具一號(hào)”空射火箭就打算使用波音-747改裝機(jī)發(fā)射。地球的另一邊，安東諾夫設(shè)計(jì)局還研制了安-124尤其是安-225運(yùn)輸機(jī)，“安-225”是當(dāng)今世界最大的飛機(jī)，然而它的地位已經(jīng)受到了挑戰(zhàn)，挑戰(zhàn)者就是同溫層發(fā)射系統(tǒng)的載機(jī)，綽號(hào)“大鵬”（Roc）的大型飛機(jī)。2011年保羅·艾倫創(chuàng)建了同溫層發(fā)射公司，其宗旨就是通過空射方式降低入軌成本，提供更方便和可靠的航天發(fā)射能力，推動(dòng)航天商業(yè)化的發(fā)展。保羅·艾倫財(cái)大氣粗，他并不滿足于L-1011客機(jī)加飛馬座火箭這樣的小型衛(wèi)星發(fā)射能力，而是要躋身中型火箭發(fā)射市場(chǎng)。運(yùn)載火箭從起飛升空到飛到萬米高空，初期加速慢，耗用燃料多，再加上低空稠密大氣阻力更大等因素，節(jié)省的燃料還是相當(dāng)可觀的。然而，空射方式雖然提高了火箭的運(yùn)力，但L-1011載機(jī)釋放高度約12.4公里，速度也只是亞音速，火箭釋放分離時(shí)的高度和速度距離入軌相去甚遠(yuǎn)，絕大部分的速度增量仍是火箭提供的。簡(jiǎn)而言之，空射火箭的運(yùn)載系數(shù)提高相當(dāng)有限，所以要發(fā)射中型衛(wèi)星，空射的火箭還得是百噸級(jí)的中型火箭，這就需要重量尤其是尺寸前所未有的大型飛機(jī)！

▲ 同溫層發(fā)射的飛行軌跡

超級(jí)“大鵬”出世

同溫層發(fā)射的“大鵬”載機(jī)由著名的比例復(fù)合材料公司設(shè)計(jì)，這家公司是不加油環(huán)球飛行的旅行者號(hào)的設(shè)計(jì)者，也是太空船一號(hào)和二號(hào)載機(jī)的研制者，“大鵬”載機(jī)同樣使用了他們輕車熟路的雙機(jī)身設(shè)計(jì)。“大鵬”到底有多大呢，我們來看看具體數(shù)據(jù)：這架飛機(jī)翼展385英尺（117.35米），比當(dāng)年休斯造的H-4水上飛機(jī)和當(dāng)今最大的安-225（翼展88米）都大了約20米；“大鵬”載機(jī)的長(zhǎng)度為238英尺（72.54米），垂尾高度為50英尺（15.24米），這些數(shù)據(jù)比之“安-225”就有些遜色了；“大鵬”載機(jī)使用6臺(tái)普惠公司的PW4056大推力渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)，單發(fā)推力25.75噸，為了降低研制成本，這些發(fā)動(dòng)機(jī)是從波音747-400客機(jī)上拆下來的。事實(shí)上，為了制造“大鵬”他們專門購(gòu)買了兩架波音747-400客機(jī)，除了6臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)外，航電和起落架也都是從兩架波音客機(jī)上拆下來的，當(dāng)然雙機(jī)身設(shè)計(jì)以及機(jī)身機(jī)翼這些核心部分是比例復(fù)合材料公司制造的，“大鵬”也一躍成為世界上最大的復(fù)合材料飛機(jī)！

▲ “大鵬”和空射獵鷹9號(hào)中型火箭

“大鵬”載機(jī)空重226.8噸，不外掛火箭時(shí)起飛質(zhì)量340.2噸，最大起飛質(zhì)量可達(dá)589.68噸，或者說外掛能力可達(dá)250噸，足以掛載典型的200噸級(jí)中型火箭，這也是它專門采用雙機(jī)身設(shè)計(jì)的根本原因。為了實(shí)現(xiàn)更靈活的發(fā)射能力，“大鵬”載機(jī)的航程也相當(dāng)可觀，它的典型飛行半徑可達(dá)1000海里（1852公里），從加州莫哈維機(jī)場(chǎng)出發(fā)飛到東太平洋上空發(fā)射，可以滿足不同軌道和射向的發(fā)射需要。2017年5月31日“大鵬”從莫哈維機(jī)場(chǎng)下線，開始進(jìn)行地面測(cè)試和發(fā)動(dòng)機(jī)測(cè)試，同年12月進(jìn)行了45公里/小時(shí)的低速滑跑試驗(yàn)，今年2月“大鵬”又進(jìn)行了74公里/小時(shí)的低速滑跑試驗(yàn)，按照預(yù)定計(jì)劃“大鵬”將在2019年進(jìn)行首次試飛！

總而言之，保羅·艾倫投資的“大鵬”載機(jī)和安東諾夫設(shè)計(jì)局的安-225運(yùn)輸機(jī)性能各有千秋，雖然“大鵬”的最大起飛質(zhì)量低于安-225運(yùn)輸機(jī)，但這是它外掛火箭的獨(dú)特設(shè)計(jì)所致，以美國(guó)航空工業(yè)的技術(shù)積淀，造一架全面超越“安-225”的超級(jí)飛機(jī)并無難度。

前途迷茫的“大鵬”

保羅·艾倫的“大鵬”大型載機(jī)已經(jīng)橫空出世，雙身巨獸讓人耳目一新，但同溫層空射的“大鵬”能否大獲成功呢？從目前的趨勢(shì)看還真不樂觀，“大鵬”已出，但空射運(yùn)載火箭卻拖了后腿。

2011年空射概念正是火爆的時(shí)候，保羅·艾倫提出了同溫層發(fā)射系統(tǒng)和“大鵬”飛機(jī)，而火箭則瞄準(zhǔn)了SpaceX公司，打算聯(lián)合研制一種名為空射獵鷹9號(hào)（Falcon 9 Air）的中型火箭，這種火箭只用4臺(tái)梅林1D發(fā)動(dòng)機(jī)，近地軌道運(yùn)力可達(dá)6.1噸，同步轉(zhuǎn)移軌道運(yùn)力也有2.3噸，大致相當(dāng)于印度現(xiàn)在GSLV MK II火箭的運(yùn)力。一旦空射獵鷹9號(hào)成功，后續(xù)還將研制載人版空射火箭！然而計(jì)劃沒有變化快，同溫層空射公司和SpaceX公司對(duì)空射火箭的設(shè)計(jì)出現(xiàn)分歧，兩家公司最終分道揚(yáng)鑣，好在美國(guó)航天工業(yè)實(shí)力雄厚，2012年保羅·艾倫又找到軌道·ATK公司合作，打算研制飛馬座II空射火箭。

飛馬座II空射火箭可比飛馬座火箭大多了，它前兩級(jí)使用軌道·ATK公司的大型固體火箭，第三級(jí)原計(jì)劃使用氫氧低溫發(fā)動(dòng)機(jī)。當(dāng)然，對(duì)于空射系統(tǒng)來說，復(fù)雜和昂貴的低溫上面級(jí)太難用了，2014年它還是被兩級(jí)固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)取而代之。飛馬座II火箭同樣有6.1噸的近地軌道運(yùn)力，同步轉(zhuǎn)移軌道運(yùn)力可達(dá)2噸，當(dāng)然它的發(fā)射質(zhì)量也高達(dá)211噸。2014年同溫層發(fā)射公司還發(fā)布視頻，打算用飛馬座II火箭發(fā)射追夢(mèng)者小型航天飛機(jī)入軌，縮比的追夢(mèng)者飛機(jī)可載2-3人，看來保羅·艾倫對(duì)載人航天始終念念不忘。然而天有不測(cè)風(fēng)云，2015年飛馬座II火箭的研制進(jìn)度不盡人意，同時(shí)同溫層發(fā)射公司尷尬的發(fā)現(xiàn)，空射中型火箭的市場(chǎng)前景不妙，只好擱置了飛馬座II火箭的方案，轉(zhuǎn)而研究其他的空射火箭方案。

同溫層發(fā)射公司研究了70多種不同的空射方案。最終選中了小型火箭并聯(lián)發(fā)射方案。具體地說，“大鵬”將一次任務(wù)將掛載三枚飛馬座火箭，用于發(fā)射市場(chǎng)需求旺盛的微小衛(wèi)星。上文提到飛馬座火箭是第一種空射火箭，現(xiàn)在保羅·艾倫繞了一個(gè)大圈，花了上億美元造了超級(jí)“大鵬”飛機(jī)，最后又回到飛馬座火箭上來，這實(shí)在讓人哭笑不得。如果不空射中型火箭，何必要研制這么大的“大鵬”呢？要知道飛馬座火箭的質(zhì)量只有23噸而已，三枚火箭也只有69噸重，最大外掛能力250噸的“大鵬”并聯(lián)掛載飛馬座實(shí)在是大材小用?！按簌i”飛機(jī)如此巨大，且不說研制費(fèi)用，使用費(fèi)用也要比L-1011等客機(jī)高得多，“大鵬”這個(gè)同溫層發(fā)射的雙身巨獸雖大，但能否鵬程萬里還真是未知數(shù)呢。