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文章主題 : 空天飛機呼之欲出 |
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空天飛機呼之欲出
2月1日在得克薩斯州上空解體墜毀的「哥倫比亞」號是美國服役時間最長的 一架「元老級」航天飛機，建成於1981年，而航天局下屬其餘3架航天飛機中最新 的也已服役10多年。儘管發生了「挑戰者」號爆炸和「哥倫比亞」號解體這樣嚴 重的事故，但美國航天飛機從總體看還是非常可靠的。然而，它們使用的畢竟都 是數十年前的技術，而且自從1987年最後一架航天飛機「奮進」號建成以來，所 有製造設備都已閒置多年，很難迅速開工建造新的航天飛機。因此一些航天專家 建議，與其繼續投資在技術上已顯陳舊的航天飛機，不如集中力量發展下一代航 天運載工具———「空天飛機」。
性能卓越 無與倫比
空天飛機是航空航天飛機的簡稱。顧名思義，它集飛機、運載器、航天器等 多重功能於一身，既能在大氣層內作高超音速飛行，又能進入軌道運行，將是21 世紀控制空間、爭奪制天權的關鍵武器裝備之一。與航天飛機相比，空天飛機多 了一個在大氣層中航空的功能，而且它起飛時也不使用火箭助推器。
空天飛機的奧妙之處在於它的動力裝置。這種動力裝置既不同於飛機發動機 ，也不同於火箭發動機，這是一種混合配置的動力裝置。空天飛機中安裝有渦輪 噴氣發動機、沖壓發動機和火箭發動機。渦輪噴氣發動機可以使空天飛機水平起 飛，當速度超過2400公里／小時時，就使用沖壓發動機，使空天飛機在離地面6萬 米的大氣層內以3萬公里／小時的速度飛行；如果再用火箭發動機加速，空天飛機 就會衝出大氣層，像航天飛機一樣，直接進入軌道。返回大氣層後，它又能像普 通飛機一樣在機場著陸，成為自由往返天地間的輸送工具。
空天飛機可以在一般的大型飛機場上起落。起飛時空氣噴氣發動機先工作， 這樣可以充分利用大氣中的氧，節省大量的氧化劑。飛到高空後，空氣噴氣發動 機熄火，火箭噴氣發動機開始工作，燃燒自身攜帶的燃燒劑和氧化劑。降落時， 兩個發動機的工作順序同起飛時相反。
空天飛機飛行速度快。在大氣層內的飛行馬赫數可為12~25，是現代高技術作 戰飛機飛行速度的6~12倍。它可以在個把鐘頭內，把貨物從歐洲運到澳洲。早上 你還在華盛頓，坐上空天飛機兩小時後，你就可以和朋友在東京共進午餐。
空天飛機在跑道起落，出入太空自由，可以像普通飛機一樣在地面機場水平 起飛升空，返回大氣層後像普通飛機一樣自由選擇機場水平降落，可以像普通飛 機一樣在大氣層內飛行，也可進入外層空間自由飛行或按一定的軌道運行。
空天飛機的發射費用低。航天飛機的運輸費用十分昂貴，運送一公斤有效載 荷到軌道的費用高達一萬美元。而空天飛機的發射費用僅是航天飛機或一次性使 用火箭的幾十分之一。其維護簡便，一個星期後就可再次起飛。
秘密研製 由來已久
科學技術的發展給人類帶來了極大的方便。人類如想「上天」，可乘普通飛 機；如想去「天外」———太空，則可乘航天飛機。兩種飛機各有不同的外形結 構、動力特徵和不同的運行空間等。普通飛機起降方便，但其速度卻受到一定限 制。航天飛機由於在大氣層以外飛行，空氣阻力小，可以長時間高速飛行，但其 起降卻特別困難。能否取兩種飛機之長，研製出一種新型飛機呢？
聰明的科學家早就想到了這一問題。美國空軍從20世紀80年代初就開始研製 跨大氣層飛行器，著力研究發展高超音速技術。所謂高超音速技術，是指研究飛 行馬赫數大於5（即以吸氣式發動機為動力、在大氣層和跨大氣層中實現高超音速 遠程飛行）的飛行器新技術。比如，目前美國等發達國家正憑借其雄厚資金和技 術實力，在航天、航空、導彈等方面實施多項高超音速研製計劃，以期獲得最大 的軍事效益。
現役航天飛機都是由大型運載火箭發送的，運輸成本很高，而且到2015年現 役航天飛機將超期服役。為了爭奪宇宙空間資源，開發新一代的空間往返系統迫 在眉睫。因此，一些國家期望能開發一種可完全重複使用的、單級的、水平起落 的、在大氣層內以超燃發動機為推進系統的新一代航天飛行器。1985~1994年美國 實施了龐大的「國家航天飛機計劃」。雖然由於巨額經費和技術上的複雜性以及 政治上的干預等使此計劃的實施一波三折，但卻大大推動了高超音速技術的發展 ，逐步掌握了馬赫數小於8的超燃發動機設計技術，並建立了大量的數據庫。199 4~1996年，由美國空軍大學、空軍科學技術顧問委員會完成的一系列關於未來軍 事裝備的研究報告均建議把「空天飛機」作為今後20~30年最重要的武器裝備之一 。1996年開始實施的計劃中，空天飛機成為先進航天器的發展方向。洛克希德－ 馬丁公司1996年開始實施空天飛機研製計劃。他們把當時研製的樣機叫作 X－33 。現在，收購了洛克希德－馬丁公司下屬航天部門一半股權的波音公司計劃在20 04年對改進後的樣機 X－37進行試飛。
巨大的戰略利益使世界越來越多的國家把眼光投向了太空，在研製空天飛機 方面顯得尤為突出。這種能完成航天飛機所擔負的各項軍事使命還特別適於作為 一種強大的戰略武器裝備使用的航天器近年來發展得尤為迅速。繼美國實施空天 飛機計劃後，德國提出了「桑格爾」空天飛機方案，英國提出了「霍拖爾」方案 ，法國、日本、印度等國家也提出了各自的空天飛機計劃。據外刊報道，2000年 ，俄羅斯研製成功的高超音速新型飛行器———「針」空天飛機已公開亮相。「 針」長8米，馬赫數為6~14，飛行高度在2.6萬~5萬米，自動飛行時間為7~12分鐘 ，發動機採用沖壓式空氣噴氣發動機，重量達14．7噸，工作50秒後達到最大速度 。「針」的發動機和機身為一整體結構，其主要任務是進行太空戰，並加強軌道 部署、偵察和從太空對地面目標實施打擊等。據透露，按現有財政狀況，「針」 還需經過4~5年後方可升空試驗。
軍事應用 前景廣闊
設計中的空天飛機能以普通飛機的方式起飛，能在30~100公里的大氣層中作 高超音速飛行，能夠直接加速進入軌道、滑翔降落。空天飛機在軍事領域可作為 反衛星武器平台、監視和偵察平台、天基系統的支援平台，用以快速部署小衛星 星座或回收衛星。一些專家認為，空天飛機將是21世紀的空中「全能超級明星」 。它將使人們對太空和航空的觀念發生革命性的而不是進化性的改變。
融空戰和太空戰於一體。以往空中與太空始終是兩個割裂的戰場空間。由於 空天飛機具有航空與航天的雙重功能和在兩個空間層次作戰的能力，因而將成為 溝通空中與太空戰場、將空中鬥爭與太空鬥爭融為一體的新型高技術裝備。當它 加裝各種先進太空武器以及大氣層內遠距離攻擊武器後，可根據作戰需要靈活地 尋找並擊毀外層空間的軍用衛星、空間站等太空目標及大氣層內的各種航空器。 由此將使未來空中軍事鬥爭出現以空天飛機為骨幹，在外內兩層空間圍繞保障己 方空間兵器、設施，擊毀對方空間兵器和設施而展開的激烈鬥爭。
空戰的突然性將加大。一方面，空戰將由亞音速空戰向高超音速空戰的方向 發展，奪取制空權鬥爭範圍將大大擴展；另一方面，由於空天飛機速度極快、飛 行高度極高，飛向目標所需的時間將大大縮短。因而，未來作戰中的空襲將變得 更加突然，空中遠程奔襲運用的機會將大大增加。
情報信息的時效性將進一步提高。空天飛機的出現無疑增添了一種新的獲取 情報信息手段。它既可以像軍用衛星一樣在太空軌道運行的過程中獲取敵方情報 信息資料，也可脫離軌道反覆在目標區的外層空間飛行，隨時掌握作戰地區敵情 變化。
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