美國宇航局的X計劃

　　在90年代，美國宇航局在太空飛機技術的研究領域走在前列。這些研究中沒有一項計劃是用於配合單級發射進入軌道的高超音速再入大氣層飛行的。相反，一系列X計劃試圖測試太空飛機操作的不同方面，從耐熱物質、先進推進技術直到不同氣象狀況下的自動着陸，但是所有計劃都沒有全尺寸的驗證機。

　　 圖5：波音公司的X-37，是用於驗證飛行器可依據其自身火箭發動機脫離軌道，返回地面機場着陸的這些計劃都遵守同樣的指導思想：快速發展的原型，無需耗時多年便可簽訂合同進行驗證。這其中象波音公司的X-37和X-40，是用於驗證飛行器可依據其自身火箭發動機脫離軌道，返回地面機場着陸的。而洛克希德·馬丁公司的X-33則設計用於垂直起飛，在亞軌道高度飛行，然後水平降落在美國機場。軌道科學的X-34是設計用於噴氣式飛機發射的火箭飛機，達到8馬赫速度後在機場跑道上降落。軌道科學的X-43A，設計用於B-52轟炸機掛載，投放後點燃自身火箭發動機，在墜落至太平洋之前達到10馬赫速度。

　　 圖6：軌道科學的X-43A設計用於B-52轟炸機掛載，投放後點燃自身火箭發動機，在墜落至太平洋之前達到10馬赫速度

　　美國空軍在與美國宇航局和航空航天工業部門的合作中是較小的合作夥伴。舉例來說，在X-37項目的資金投入上，大概有7500萬美元來自波音公司，7200萬美元來自美國宇航局，美國空軍僅投入1600萬美元。儘管在財政方面的投入有限，美國空軍還是緊密關注X計劃。特別是X-33，看來會推動太空飛機外殼設計的發展，同時給予美國空軍一個評價亞軌道空間作戰概念的機會。X-33的線性航空穗狀發動機是自航天飛機計劃的鐘狀發動機以來的一次重大變革。線性航空穗狀發動機設計用於提高推力，特別是在高度大範圍變化時也能產生最大推力。

　　 圖7：線性航空穗狀發動機。對於現有航天飛機、運載火箭的“鍾”狀火箭發動機來說，由於不同高度大氣壓力的變化，因此要相應調整不同階段火箭發動機噴嘴的形狀，以使火箭發動機根據不同工作高度、不同工作條件發揮出最好性能。但由於火箭發動機的噴嘴形狀無法根據升空時的大氣壓力變化自動調整，因此只能將其設計為滿足特定高度和壓力的形狀。線性航空穗狀發動機則可根據大氣壓力變化自動調整，圖中標有1的箭頭所指部分為該發動機的多個噴口，2為噴口噴出火焰內側的擋板，大氣壓力會充當外側“擋板”。這種發動機的優勢在於能對大氣壓力變化自動做出反映，始終發揮最好性能，避免了傳統火箭發動機對推力的浪費，而且通過多個噴口還能控制機體的轉向。

　　線性航空穗狀發動機的試驗運行進行得非常順利。航空穗狀發動機項目的主管唐納德·吉納沃特對發動機的表現給予了很高的評價：“它不是什麼新產品，也沒有什麼創新概念，但發動機卻只經過極少的試驗後就達到了滿功率，對其作為X-33的發動機來說，我們在項目的第一階段就已達到或超過了許多重要目標。”

　　在X-33驗證機起飛、飛向另一點並着陸的過程中，主要測試將是一系列的亞軌道“飛越”。但是飛越卻從未發生。X-33在1999年11月的測試中遭受了挫折，在壓力測試中，驗證機液態氫燃料箱的複合材料層脫落。2000年秋季簽署的一份協議確認X-33計劃將持續到2001年3月。但是，燃料箱問題導致的拖延減慢了X-33的工作進程，以後也未能改變它在美國宇航局的優先順序，許多人都認為單級入軌概念是極為困難的。美國宇航局在2001年3月取消了13億美元的計劃。在華盛頓郵報的採訪中，美國宇航局主管丹尼爾·格洛丁表示：“我們將暫停一段時間”。

　　 圖8：對X-33進行了壓力試驗導致其液態氫燃料箱的複合材料層脫落。這張照片攝自1998年，顯示的是第一個放在X-33的集成固定裝置上的，是一個液態氫燃料箱。美國宇航局在當年3月取消了該計劃

　　美國宇航局取消X-33項目的舉動，使其面臨美國空軍重新奪回讓給美國宇航局十年之久的太空飛機發展領導地位的挑戰。美國空軍太空司令部指揮官拉爾夫·E·艾博赫特上將致信美國宇航局主管格洛丁，表示空軍想要評估形勢並有可能接管X-33計劃的後勤支持。據估計完整的X-33原型機價值4億美元，到2015年發展與測試全尺寸的太空飛機部隊可能要耗資30億至70億美元。美國宇航局的技術官員塞繆爾·L·萬納瑞對華盛頓郵報表示：“如果對空軍沒有太大的實際作用，我們沒有興趣在我們的技術項目以外投入資金。”

　　對美國空軍而言，X-33計劃提出了一個重要的問題。如前文所述，按照美國空軍科學顧問委員會的結論，美國空軍需要可再用太空飛機是因為“空軍將永遠不可能依靠現有的航天飛機成為進攻型航天力量。”實際上，太空飛機概念已成為美國空軍對未來憧憬的核心部分。美國空軍太空司令部和美國空軍總部戰略計劃主管所撰寫的遠景規劃中，都指出新一代的可再用太空飛行器將提供太空控制能力，包括確保發射能力、監視、保護太空資產和防止敵人的作戰行動。如果有必要，太空控制將使用極端手段：以航天軍事力量打擊敵方的太空能力。

　　美國空軍計劃設想取得太空作戰飛行器和太空機動飛行器。太空作戰飛行器將是能進入地球低軌道的單級入軌飛行器，或是使用目前的第二級推進器將商務載苛送入地球中軌道或更遠的地方。太空作戰飛行器將能垂直或按要求發射，將商務載苛送入太空、執行監視或其他類型的戰鬥支援任務，隨後返回地球並進行水平着陸。太空機動飛行器將是一種由可再用發射裝置或太空作戰飛行器送入軌道後，能夠在軌道執行任務的在軌飛行器。太空機動飛行器能夠以自身暫時充當衛星或機動執行部署或回收衛星的任務。美國空軍表示，這種飛行器將能在太空停留4至6個月，攜帶從武器到替代衛星的各種載苛。目前，X-33測試了部分將用於日後太空作戰飛行器的技術，X-37(X-40A)原型的部分概念則來自太空機動飛行器。(未完待續)