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“太空船一號(hào)”亞軌道太空飛機(jī)的外觀十分優(yōu)美

如果將許多新奇、優(yōu)美的飛行器串聯(lián)成一條發(fā)光的航線，那么從地球到太空會(huì)組成一個(gè)閃光的名字——伯特·魯坦。伯特·魯坦是世界著名的航空航天傳奇天才，號(hào)稱“最有想象力的飛機(jī)設(shè)計(jì)師”。他設(shè)計(jì)了第一架環(huán)球不停留的飛機(jī)——“旅行者號(hào)”。2004 年，他設(shè)計(jì)的“太空船號(hào)”系列亞軌道太空飛機(jī)等，贏得了“安薩里X 獎(jiǎng)”。此外，他設(shè)計(jì)的5 架飛機(jī)模型，作為經(jīng)典，被陳列在美國國家宇航博物館。

1943 年6 月17 日，伯特·魯坦出生于美國俄勒岡州的埃斯塔卡達(dá)。小時(shí)候，他并不是一個(gè)聰明勤奮的好學(xué)生。有一年，伯特·魯坦讀了一些有關(guān)航空航天的科普?qǐng)D書，突然就像變了一個(gè)人似的，立志要努力學(xué)習(xí)，最終成為舉世聞名的航空航天工程師。

從火箭發(fā)射，到飛船返回艙重返地球，宇航員要冒著生命危險(xiǎn)進(jìn)行太空飛行，實(shí)在太危險(xiǎn)了！對(duì)此，伯特·魯坦的理想是：開著飛機(jī)上太空！伯特·魯坦從事飛機(jī)設(shè)計(jì)工作50 多年，他設(shè)計(jì)的飛機(jī)有一個(gè)共同點(diǎn)，那就是：外形具有非常符合空氣動(dòng)力學(xué)和太空動(dòng)力學(xué)的漂亮的流線型。曾有航空航天專家稱贊他不像是一個(gè)飛機(jī)設(shè)計(jì)師，更像是一位雕塑家。

太空飛機(jī)

世界上有一種最美好的東西——夢(mèng)想！一個(gè)人類飛天的夢(mèng)想，一個(gè)世界航天的輝煌，一個(gè)令人驚嘆的傳奇——太空飛機(jī)，它流淌著科技、勇敢和理想的血液，嗅著太空的味道，夢(mèng)想自由飛行。這是一個(gè)人類航天的偉大里程碑。

地球的大氣層是一道天然屏障，阻擋人類飛天的夢(mèng)想。科學(xué)家們一直在設(shè)想一種既能在地球大氣層內(nèi)飛行，又能在真空環(huán)境下的太空中飛行，更兼具水平起飛、降落功能的新型航天器。這種能跨越大氣層飛行的飛機(jī)就是太空飛機(jī)。

以人類目前的科技水平，一直制造不出太空飛機(jī)。科學(xué)家只能退而求其次，研發(fā)出能垂直起飛、水平降落的航天飛機(jī)。然而，蘇聯(lián)的航天飛機(jī)只飛行了一次就永遠(yuǎn)離開了太空；美國的航天飛機(jī)飛行了135 次，卻由于成本和費(fèi)用高昂，且危險(xiǎn)性大，只得退役。

蘇聯(lián)“螺旋”太空飛機(jī)從運(yùn)載機(jī)上起飛（想象圖）

航天飛機(jī)的繼任者將是太空飛機(jī)。太空飛機(jī)將不再使用煤油、液氧或液氫作為燃料，也不再像航天飛機(jī)一樣使用火箭垂直起飛，而是直接從跑道上水平起飛與降落。這種理想的太空飛機(jī)既能像飛機(jī)一樣在地球大氣層內(nèi)進(jìn)行超高音速飛行，也能像航天飛機(jī)一樣在預(yù)定軌道圍繞地球飛行和降落，可集飛機(jī)、火箭和衛(wèi)星的功能于一身。太空飛機(jī)的飛行速度極快，進(jìn)出大氣層時(shí)將產(chǎn)生高動(dòng)壓和高溫，特別是太空飛機(jī)表面的高熱流，溫度可達(dá)1650℃以上，遠(yuǎn)高于鋼的熔點(diǎn)，因此太空飛機(jī)需要特殊的熱保護(hù)材料或主動(dòng)冷卻系統(tǒng)。

太空飛機(jī)的優(yōu)越性能將為人類提供方便快捷地進(jìn)出太空的選擇。此外，在軍事上，太空飛機(jī)既可作為全球高超音速運(yùn)輸、洲際轟炸和戰(zhàn)略偵察的載體，又可作為航天運(yùn)載工具或太空武器，成為新一代的攻擊和防御力量。

美國“動(dòng)力翱翔者”太空飛機(jī)搭乘火箭起飛（想象圖）

“太空船二號(hào)”太空飛機(jī)搭載在“白色騎士號(hào)”運(yùn)載飛機(jī)機(jī)翼下起飛（想象圖）

按照現(xiàn)有技術(shù)，太空飛機(jī)的起飛方式，可分為二級(jí)起飛和一級(jí)起飛。采用二級(jí)起飛方式的太空飛機(jī)一般只有2 套發(fā)動(dòng)機(jī)。它的動(dòng)力、爆發(fā)力和速度都無法沖出大氣層，只能搭載火箭或運(yùn)載機(jī)起飛。通常，太空飛機(jī)搭載在大型專用運(yùn)載機(jī)上，從普通機(jī)場(chǎng)起飛。當(dāng)大型運(yùn)載機(jī)到達(dá)一定的高度時(shí)，太空飛機(jī)從運(yùn)載機(jī)上起飛，或者從火箭的頭部起飛，突破地球大氣層進(jìn)入太空。這里需要指出的是，采用二級(jí)起飛方式的太空飛機(jī)，并非真正意義上的太空飛機(jī)。

而采用一級(jí)起飛方式的太空飛機(jī)可直接從普通機(jī)場(chǎng)起飛，突破地球大氣層進(jìn)入太空預(yù)定軌道，圍繞地球飛行。該型太空飛機(jī)一般裝備有3 套發(fā)動(dòng)機(jī)，其中第一套空氣噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)用于起降和空中飛行；第二套沖壓噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)用于突破地球引力，提升高度；第三套極速火箭發(fā)動(dòng)機(jī)以第一宇宙速度沖破卡門線，進(jìn)入太空飛行。

按照設(shè)計(jì)方案，太空飛機(jī)起飛時(shí)使用空氣噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)，像普通飛機(jī)一樣從地面水平起飛。當(dāng)?shù)竭_(dá)30 千米以上并達(dá)到5 ～6 倍超音速時(shí)，開始使用沖壓噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)。當(dāng)飛行高度到達(dá)90 千米左右并達(dá)到25 倍超音速時(shí)，開始使用極速火箭發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)入太空預(yù)定軌道。當(dāng)返回地球時(shí)，使用空氣噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)，像普通飛機(jī)一樣在機(jī)場(chǎng)水平著陸。當(dāng)然，太空飛機(jī)也可在大氣層內(nèi)做洲際飛行。顯而易見，太空飛機(jī)的技術(shù)難度比航天飛機(jī)更大，主要表現(xiàn)在3 套發(fā)動(dòng)機(jī)的組合和轉(zhuǎn)換，以及需要配置高強(qiáng)度、耐高溫的材料和采用人工智能的控制系統(tǒng)等。

美國維珍軌道公司設(shè)計(jì)的太空客機(jī)（想象圖）

我國航天專家設(shè)計(jì)的太空飛機(jī)（想象圖）

目前，世界上試驗(yàn)成功的只有兩款太空飛機(jī)，分別是“X-15”和“太空船二號(hào)”太空飛機(jī)。2022 年8 月初，美國科學(xué)家成功研制出核聚變發(fā)動(dòng)機(jī)，具有體積小、功率大的優(yōu)勢(shì)。它將為太空飛機(jī)的一級(jí)起飛提供新的方法。