| 天軍的夢想(一) |
| 送交者: 劉小龍 2003年11月03日15:12:48 於 [軍事天地] 發送悄悄話 |
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時值“神舟5號”騰飛,中國第一名宇航員載譽歸來之際,對中國軍事航天未來的憧憬不可避免的躍上我們心頭。歡呼之餘,看看這篇航天先驅國家之一對“天軍的夢想”,也許能讓我們一窺中國天軍未來跨越式發展的端倪。 天軍的夢想——美國空軍40年來的太空飛機計劃 太空飛機計劃是40年來美國空軍長遠發展規劃的重要組成部分。該計劃的擁護者認為可再用的太空飛機能夠將目前太空貨運每磅1萬美元的高昂價格降至每磅1千美元,而且能夠在空軍執行維修衛星或其他任務時賦予空軍更大的靈活性。此外,太空飛機還能賦予空軍最高級別的突防能力:太空飛機能在軌道高度以25馬赫的高速飛行,在其重返地球併到達目標之前,幾乎不可能對其進行攔截。 但是至今,仍然沒有一架“太空飛機”列入發展計劃之中。有幾種實驗型的飛行器試圖論證太空飛機的技術需求。2000年12月美國空軍的科學顧問委員會指出:“如果美國空軍想全面控制與開發航天領域,那就必須擁有一個全面的高超音速計劃”。迄今美國空軍在尋求華盛頓將太空飛機作為國家需求,以及獲得研究計劃所需的巨額資金支持方面仍處境堪憂,而這些條件卻是將概念變成現實的必須要求。最近失敗的X-33計劃又一次證明,太空飛機計劃仍面臨着較高的技術障礙以及理想與資金之間的巨大鴻溝。 太空飛機的構想可追述至德國人在二戰前開展的火箭研究。在美國空軍中,可再用的太空飛機構想在美國空軍全面控制與開發航空與航天的長遠發展規劃中也有長期的歷史可尋。 斯科韋弗將軍的理想 1962年,美國空軍伯納德·A·斯科韋弗上將指出:完整的太空能力應具備進入軌道、太空機動、太空對接、脫離軌道、再入大氣層和在普通基地降落的能力。但是至今為止,美國空軍還得至少需要10年,在獲得了可再用的太空飛機後才能具備將軍所指出的這種能力。 技術障礙仍是太空飛機計劃的核心問題。高超音速飛行的定義是飛行速度要大於5馬赫,50年代的航空工程師們曾認為這是不可能的。早期所取得的一個成功是北美X-15試驗機,它在1960年的試驗飛行中速度超過了6.7馬赫。但是在大多數情況下,太空飛機計劃在高超音速和可再入太空飛行方面只取得了有限的進展。波音公司的X-20“戴娜-翱翔”,一種被設計成載人軌道飛機的火箭助推—滑翔飛行器就是這樣的例子。空軍在1957年開始資助該項目,但國防部長羅伯特·S·麥克納馬拉在1963年取消了X-20計劃,高超音速太空飛機時代的第一階段就這樣結束了。 “戴娜-翱翔”和其他一些研究為載人航天飛機計劃做出了貢獻。美國宇航局的航天飛機在1981年4月進行了首次飛行,至今已成功完成了100多次任務,有時每月都進行飛行。但是,這些航天飛機仍然需要可拋棄的助推器幫助他們到達軌道高度,而且每次飛行都要付出的高昂代價也與真正的太空飛機概念不符。更好的進入太空方式仍然是一個迫切的問題。 1986年,里根總統為類似再入大氣層的太空飛機構想注入了新的活力。1986年,他發起了“新東方快車”計劃,計劃在90年代末,使“從杜勒斯機場起飛的飛機能加速到25倍音速”。在里根的概念中再入大氣層飛機要能到達地球低軌道高度或是飛行於大氣層中,“從美國飛到東京只需2個小時”。 隱藏在里根總統轟動性宣傳後面的原因,是對實用高超音速技術能夠取得突破的期望。在國防高級研究計劃局資助的被稱作“銅峽谷”的秘密計劃中,研究人員試圖通過積極進行熱能管理來提高超音速衝壓式噴氣發動機的推力。為了跨越達到8馬赫時所遇到的熱障,與大氣層磨擦所產生的熱能將被變成加熱用於注入發動機氫燃料加熱系統的一部分。這項技術能使太空飛機通過控制磨擦產生的熱能而得以跨越熱障,同時還能使這種磨擦熱能提高發動機的推力。 如果實用的高超音速技術得以實現,國家航天飛機就能取得革命性的進展:再入大氣層飛行器不僅能提供廉價的太空發射手段,還能為軍事目的提供開發太空的能力。該計劃被稱作NASP(即國家航天飛機計劃的縮寫),一項以單級飛行器就能夠到達地球低軌道高度並能在10萬至35萬英尺高度的範圍內,以12馬赫到25馬赫速度巡航的計劃。 隨着NASP計劃的出現,太空飛機概念出現了兩種用途: 首先,可再用的太空飛機有能力取代現有的航天飛機作為攜帶重型商務載苛的發射平台,為類似向NASP計劃提供重要資金支持的“星球大戰”計劃組織類顧客提供太空發射能力。NASP計劃的主管、空軍准將肯尼思·E·斯坦在1986年指出, NASP有能力以“航天飛機發射成本的1%到25%”向太空軌道發射商務載苛。 其次,對空軍而言,NASP也可作為快如閃電的轟炸力量。1985年空軍系統司令部的指揮官,空軍上將勞倫斯·A·斯甘茨指出“NASP結合了洲際彈道導彈的反應速度和常規轟炸力量的靈活性與可靠性,這種集多種優點於一身的飛機能夠緊急起飛並進入軌道,而且能以改變軌道高度的方式使蘇聯人無法準確擊中他們”。作為衛星運載工具和打擊平台,太空飛機將是一種革命性的進步。 沒有任務需求的年代 但是,有關NASP的研究卻因無法滿足性能要求而出現了拖延。90年代早期,研究人員認為NASP計劃的實現得到10年以後,而且需要5倍的預算。科學顧問委員會稱NASP“完全能進行高超音速飛行”,但是卻無法達到軌道速度。先進高超音速技術問題還是沒有解決。委員會認為:“在現有知識的基礎上,難以為以前國防部的NASP計劃繼續進行尋求理由”。著名的蘭德公司也在其1989年的報告中指出:“NASP沒有任務需求。”國防預算的削減和冷戰結束決定了NASP的命運,該計劃在1994年取消。當時負責太空作戰的空軍副部長馬丁·菲革評價說:“那是個刺激的構想,但還沒有準備好實施”。 早在NASP計劃結束以前,研究人員就已開始尋求更謹慎的分別解決高超音速飛行和可再用系統的技術障礙。此後的“太空飛機實驗”是一個提高軍方和申請研究太空飛機商業機構希望的早期成功。麥道公司在1991年獲得了建造被稱為DC-X “三角剪”的合同。這是由“星球大戰” 計劃對能以合理價格在軌道高度投放“智能卵石”(一種彈道導彈防禦系統的組成部分)、單級可再用飛行器的需求發展而來的。雖然該項計劃由美國宇航局管理,DC-X還是再次引發了空軍對太空飛機構想的懷念。DC-X計劃所具有的商業潛力和簡單特性,揭示出以商業發展需求資助太空飛機計劃技術研究時代的到來。
“三角剪”是一種應用了先進輕型材料和方向控制技術的單級火箭,而沒有採用超音速衝壓式噴氣發動機。它的特點是具有垂直起飛着陸能力和可控制的火箭動力飛行。在它的完整概念中,它是一種能由小規模地面控制組在同一地點發射和回收的可再用飛行器。高效率的可維護性使其在將商務載苛發射至軌道的過程中只需較低的操作和維護成本。該飛行器的小比例驗證與先進型—DC-XA,於1993至1996年期間,在美國新墨西哥州白沙導彈靶場完成了一系列試驗飛行,證明了控制和機動性能。
但是隨後卻出現了不幸的事故。在1996年7月31日的一次着陸期間,一根着陸支柱未能伸出。“三角剪”翻倒,液氧箱發生了爆炸。爆炸造成的大火毀掉了飛行器。麥道公司對此發表的評論是:“象任何優秀的實驗飛行器一樣,DC-XA一直飛到了生命的盡頭。我們將永遠記住這個小火箭帶給我們的教訓。”(未完待續)
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