神秘的空天飛機之大國博弈,未來制天權的重器?
這幾天,有關中國空天飛機試驗的消息刷了屏,引發熱議,由此激起了網友們一陣狂歡。作爲中國人,我同樣對中國航天事業的進步感到由衷的高興和自豪。但問題是,我國的空天飛機真的像某些網友形容的那樣,達到了與老美一決高下的水平嗎?
科學問題還是得本着科學態度來分析,現在我們就一起來探討一下。
空天飛機是航空和航天技術高度結合的產物,是未來航天發展的最前沿趨勢,這方面技術的掌握程度,可以彰顯一個國家的科技和綜合實力。但空天飛機不是誰想搞就能搞得了的,也不是誰想搞就能搞得好的。
事實上,空天飛機是在航天飛機基礎上發展起來的,有人將空天飛機比喻爲航天飛機的升級版。世界上擁有過的航天飛機只有美國和前蘇聯,而進入實用階段的航天飛機只有美國。美國航天飛機從1972年開始列入研製計劃,1977年研製出第一架航天飛機“企業號”,此後相繼推出“挑戰者號”、“發現號”、“亞特蘭蒂斯號”、“奮進號”等。
除第一架“企業號”主要用於測試,沒有進行過載人執行任務以外,其餘五架航天飛機從1981年開始正式執行太空任務,直到2011年全部退役,在人類航天史留下了光輝燦爛的一頁。
在30年時間裡,這些航天飛機載人進入太空執行任務累計135次,運送宇航員達852人(次)。其中執行任務最多的是“發現號”,載人上天39次,搭載宇航員252人(次),在軌飛行累計達到365天。
有兩架航天飛機在執行任務過程中炸燬,一架是“挑戰者號”,在1986年1月28日執行第10次太空任務的升空過程,由於右側固態火箭推進器上面一個O型環失效導致爆炸解體;一架是“哥倫比亞號”,在2003年2月1日上午9點,完成第28次太空任務後,返航再入大氣層時,由於碳隔熱板受損,熾熱氣體進入機體導致爆炸解體。
這兩次事故導致了14名宇航員喪生,是數十年航天史上最慘烈的事件,教訓十分深刻。可見在航天事業中,哪怕一點點微小的紕漏,都會釀成無法挽回的事故。
在上世紀太空爭霸時期,前蘇聯也研製了一架叫“暴風雪號”的航天飛機,是在借鑑美國航天飛機的基礎上,形成了自己的某些特色。這架航天飛機只進行過一次試飛,用能源號運載火箭送入250公里的地球亞軌道,飛了3小時後順利降落。
此後,前蘇聯的航天飛機就再也沒有上天過,直到前蘇聯解體這個計劃就被時任俄羅斯總統葉利欽下令終止了。
實際上,美國早在1960年就開始構想研製空天飛機,當時被稱爲“跨大氣層飛行器”,代號爲X-15、X-23、X-24等,但限於當時的技術和各種原因,並沒有成功,計劃被擱置。一直到1986年,美國借鑑了航天飛機的成功經驗,重新啓動了空天飛機研製計劃。
此後,美國先後推出了X-30、X-33空天飛機試驗項目,後者曾被稱爲“冒險星”計劃,但最終沒有成功,這被稱爲第一代空天飛機計劃。1996年,NASA(美國航空航天局)啓動了X-37計劃,經歷了十幾年不間斷研製改進和試驗,於2010年實現了首飛成功,這時的型號已經叫“X-37B” 。
空天飛機與航天飛機最大的相似之處,就是都能夠在地球低軌道執行任務,又能夠獨立返回地面,屬於可以重複使用的軌道航天器,而且在外形上也差不多。但兩者存在很多區別,主要有如下幾點:
第一,外形方面既像又不像。看起來,空天飛機和航天飛機差不多,但一個大一個小。航天飛機相對很大,如美國航天飛機主體長37.2米,高17.27米,翼展29.79米;分上中下三層,裡面有飛行控制室、臥室、洗浴室、廚房、健身房、儲物室,可容納8人;貨艙長18.3米,直徑4.6米,可裝載24噸貨物進入太空,裝載19.5噸貨物返回地面。
而空天飛機則小多了,以X-37B爲例,約長8.8米,寬2.9米,翼展4.6米,貨艙窄小,只能載荷約2噸左右。因此,空天飛機只能算是一架迷你型的航天飛機。
第二,功能不同。航天飛機的任務比較單純,主要是用於太空探索和承擔太空與地面之間往返的運送任務;空天飛機則除了承擔航天飛機的任務外,還可作爲商業用途,快速穿梭於世界各大城市之間,執行貨物或人員的運送;並可作爲軍事用途,用於偵察、遠程打擊和轟炸,爭奪制空權和制天權。
因此,相對航天飛機,空天飛機具有執行任務更加多樣性和靈活性的特點。如我國正在研製的神龍空天飛機,就有輕型版的戰鬥機和重型版的轟炸機兩款。
第三,發射方式有區別。航天飛機發射只能採用火箭發射架垂直髮射;空天飛機則既可以採用火箭垂直髮射,也可以搭載在重型飛機上水平發射,具有更靈活的發射方式。
第四,動力系統有區別。航天飛機只裝備有適宜無氧狀態下太空飛行的火箭發動機,空天飛機則同時安裝有特製的飛機發動機和火箭發動機,既可以在太空無氧條件下飛行,也可以在進入大氣層後採用改進後的飛機發動機有氧飛行,由此降低了氧化劑和燃料用量。
因此,空天飛機具有更高的科技含量和廣泛地運用前景。據悉,一些國家還在研究核動力空天飛機,並可能在2050年問世,這將是人類航空航天技術的重大飛躍,其影響力不但波及地球近地軌道,還將延伸到未來對月球、火星的探險和移民活動中。
目前,只有美國、俄羅斯、中國、歐盟和日本等少數幾個國家擁有這個科技能力和實力。即便是這些國家,空天飛機的研發也是有快有慢,有好有差。但總體上說,空天飛機都還在試驗階段,還沒有一個國家推上了實用。
X-37B空天飛機由美國政府投資,NASA委託波音公司研製,並由其旗下“幻影工廠”製造,是世界上首款進入實用性飛行試驗的空天飛機,最高速度能夠達到音速25倍以上,常規軍用雷達技術對其無效,被認爲是未來太空戰鬥機的雛形。
X-37B除了執行常規的空天任務外,還能夠對敵國衛星和其他航天器進行軍事行動,包括控制、捕捉、摧毀等行動,還能夠對敵國進行軍事偵察、打擊地面目標等。
儘管各國空天飛機研製處於絕密等級,但不得不說老美的X-37B是曝光最多的,網絡上充斥着其壯觀的外形。這款空天飛機長8.8米,高2.9米,翼展4.6米,約爲航天飛機的1/4大小,起飛重量超過5噸,外形酷似跑車,尾部有兩扇尾翼豎起。
這款空天飛機自從2010年問世,就沒有間斷地進行飛行試驗,先後已經發射六次。2010年首次飛行就在軌達到225天,後來就一次比一次時間長。據悉這型飛機一共製造了3架,2011年3月5日第二次飛行試驗就是另一架,到2012年6月16日成功返回地球,在軌飛行了15個月。
2012年12月11日第三次發射,上天的是2010年首次試驗任務的同一架空天飛機,這次到2014年10月14日才返回地球,在軌飛行時間達到671天,又一次刷新了紀錄。
2015年5月20日,X-37B執行第四次上天任務,與以往守口如瓶嚴格保密的方式不同的是,老美在任務之前就主動透露,將在飛行中測試一種能提升能耗的新型高效推進器。美國空軍快速反應能力辦公室主任蘭迪·沃爾登表示,此前3次飛行任務主要是驗證飛行器,而此次任務的重點將轉爲對實驗性載荷的測試。
但具體試驗過程依然是猶抱琵琶半遮面,由此引起世界輿論的高度關注和猜測,有人推測這次很可能是檢驗“一小時打擊全球目標”的實戰檢驗,說明老美的空天飛機已經接近投放實戰。這次測試到2017年5月份結束,在天飛行達到718天。
第五次測試從2017年9月7日升空,至2019年10月27日返回,在軌飛行780天,又創造了紀錄;第六次測試從2020年5月17日開始,到今天還在太空遊弋,已達到820天。X37-B還會在軌飛行多久?目前沒有何時降落的消息。
有人認爲,老美的X-37B飛行時間的終極目標是2000天,這不是不可能的。因爲一般地球觀測和通訊衛星通常可以運行5年以上,行星探測器運行時間更長。空天飛機某種意義上來說,也是一種空間探測器,飛得更久就不足爲奇了。
而老美過去發射的各種行星際探測器動輒都運行了幾十年,如在火星工作的有些探測器和火星車都工作了十幾年,依然還在工作;上世紀發射的旅行者1號、2號姊妹探測器,已經在空間飛行45年了,最遠的旅行者1號已經距離我們235億公里了,還能夠與地球聯絡。
因此,縱觀世界空天發展現狀,老美的空天飛機遙遙領先地走在世界前列是不爭的事實,沒有之一。
老美的X37B不斷秀出肌肉,引得世界一些有能量的國家和地區心癢難耐,紛紛推出自己的空天飛機研製計劃。中國這些年科技和經濟實力不斷提升,在空天飛機這個比拼國力戰力的大國重器上,自然不甘落後。
但中國的空天飛機研製計劃屬於絕對機密,極少有消息報道,媒體對此諱莫如深。我們只能憑着網絡上一些隻言片語來拼湊中國空天飛機的研製進展情況。早在2007年12月11日,有人就在某軍事網站上傳了一種神秘飛行器圖片,一架中國空軍轟-6的肚皮下面,掛載這一架小“飛機”,表面塗有五星紅旗和“神龍”字樣。
這被廣泛認爲是中國神龍空天飛機最早的照片。既然2007年都開始樣機試驗了,說明中國的空天飛機研製在數年前更早的時候就開始了。此後,中國官方多次宣稱成功發射和返回了“可重複使用航天器”,寥寥數語的消息從來沒有配以圖像,由此人們普遍猜測這就是中國神龍空天飛機試驗。
真是神龍見頭不見尾啊,雖然網上有許多對中國空天飛機的藝術構圖,但其真容還真難得一窺。由此讓人不禁想起蘇軾描述廬山的絕妙詩句:橫看成嶺側成峰,遠近高低各不同,不識廬山真面目,只緣身在此山中。
對此,外媒報道和猜測得比較多,中國媒體卻諱莫如深。有人把這種現象解釋爲:過於先進,不便展示;消息越少,內涵越是深刻。人們比較確定的認爲,中國空天飛機測試至少有兩次,一次是2020年9月4日,在酒泉衛星發射中心採用長征二號F運載火箭發射升空,在軌兩天後於9月6日返回;還有一次就是前幾天的2022年8月5日,以同樣的地點同樣的火箭發射。
長征二號F似乎成了中國空天飛機的御用運載火箭,因爲只有這架火箭適合發射空天飛機這種大小的“可重複使用航天器”。荷蘭代爾夫特工業大學一位叫Marco Langbroek的博士,不斷跟蹤了8月5日發射後的飛行軌跡,並預測在8月15日返回降落在羅布泊,由此鬧得網絡上沸沸揚揚。但最終還是神龍見頭不見尾,沒有後續報道。
由此,我們的空天飛機有多大能耐,能不能像某些網友說的能與X37B一較高低,沒人知道。
其他一些國家的空天飛機研製消息同樣也極少,且進展遠遠沒有達到X37B的層次,甚至與中國神龍也還有一段距離。
歐盟正在聯合打造所謂“20XX”空天飛機計劃,但宣稱主旨是爲了開通未來太空航班。參與這項計劃的有德國、西班牙、奧地利、瑞士、意大利、比利時、荷蘭、法國和瑞典,在歐盟支持下,這些國家已經在“20XX”空天飛行器項目中研究了三年。
走在比較前面的是德國,他們研發的空天飛機命名爲“SpaceLiner” ,據稱採用這種飛機從歐洲到澳大利亞的航程可縮短到90分鐘,目前的進展還處於對新技術的測試和驗證階段。
俄羅斯研製的空天飛機更是神秘,官方只稱其爲“某種航天器”、“未知航天器”。據報道,在2021年9月9日晚上,俄羅斯從普列謝茨克航天發射場第43號發射臺成功發射了一枚“聯盟”-2.1V輕型運載火箭,與以往不同的是這枚火箭有些古怪,除了沒有過去常規的捆綁式助推器,整流罩兩側還各有一個鼓包。由此外界猜測,裡面裝的可能是俄羅斯版的X37B。
雖然印度目前連載人飛船、空間站等計劃都還望塵莫及,但沉浸在“世界強國夢”中的他們自然不甘在空天飛機項目中落後,早在2019年5月,就進行過類似X37B的空天飛機試驗,比我國還早了一年。他們採用一枚S-9固體火箭,將一架命名爲RLV-TD的技術驗證機送到64.8公里的高空,進行了約10分鐘的飛行,最高速度達到5馬赫。
這次試驗並非真的原型機,而是縮小了尺寸的模型機,也沒有真正進入近地軌道,但還是有收穫的,至少成功驗證了大氣環境的飛行姿態,在空天飛機研發上進了一步。
日本的研製計劃開始更偏向於和平利用和民用。早在1988年,日本政府專家委員會就宣佈,將花費140億美元,打造一架10個座位的空天飛機,能以30倍音速在地球近地軌道飛行。空天飛機採取跑道滑行的傳統方式起飛,在大氣層採用噴氣發動機將飛機加速到10馬赫,到達30~50公里高度時,再採用火箭發動機提升速度。
後來,日本又提出了H-Ⅱ軌道飛機計劃,同樣採取垂直火箭發射,跑道式返回,揚言在2000年建成。但這兩種方案到現在都沒有後話,是騾子是馬都還沒有拉出來溜溜。
世界上可能還有一些國家在鼓搗這個玩意,不過消息就更少了,也可能還沒有誰鼓搗出個名堂。從這些僅有的信息,我們就可以看出,爭奪制天權的動作正在全球風起雲涌的上演,未來的太空爭霸戰一定會打響嗎?
很早以前,聯合國就有了和平利用太空的一系列法規,各國也簽署了太空非軍事化的協議。但正像科幻作品中描述的那樣,黑暗森林和猜疑鏈效應似乎正在吞噬着人類靈魂,隨着科技在太空領域的不斷提升,太空非軍事化的良好願望似乎正在化爲泡影。
這種發展趨勢,對人類的生存來說,這是好事還是壞事呢?我們現在完全無法定論,只能拭目以待。對此,各位如何看?歡迎討論點評。
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