航天飛機“重出江湖”並非天方夜譚_風聞
钢铁沧澜-2021-04-26 11:08
作者：蘭順正
首發自：中國航天報
近日，有消息稱，俄羅斯“閃電”科研生產聯合體將為商用市場研發新微型航天飛機。它和美國的X37B尺寸一樣，將用於向軌道無人運輸貨物並使其返回地球。難道航天飛機又要“重出江湖”了嗎？三十年輝煌終成過去
航天飛機是以火箭發動機為動力、可重複使用的航天器，一般由軌道器、外貯箱和固體助推火箭助推器等部分組成，它既能像火箭一樣垂直起飛，像太空飛船一樣在軌道上運行，又能像飛機一樣水平着陸。
在航天飛機研發方面，美國無疑是其中的翹楚。美國國會於1972年年初批准航天運輸系統採用SpaceShuttle方案。1981年4月美國第一架航天飛機“哥倫比亞號”飛上了太空。直至2011年，美國在30年內共研製生產了5架航天飛機，分別是：哥倫比亞號、挑戰者號、發現號、亞特蘭蒂斯號和奮進號航天飛機。
美方一開始鍾情於航天飛機的主要原因之一，是希望航天飛機可重複利用的特性能讓單次發射成本控制在5400萬美元左右，但隨後的事實卻大相徑庭。
據統計，航天飛機單次發射的費用約為4.5億美元，這讓美國宇航局的財政不堪重負，再加上安全性存在較大問題等原因，2011年7月21日美國亞特蘭蒂斯號航天飛機完成了“謝幕之旅”後，航天飛機不得不退出了歷史舞台。
不過航天飛機雖然沒能把發射費用大幅降低，但是它的一些特性還是為人所稱道的。相比其他航天器，航天飛機具有容積廣、可載人員多，以及有效載荷量大等特點。
以美國航天飛機為例，其軌道器全長37.24米，起落架放下時高17.27米；三角形後掠機翼的最大翼展23.97米；不帶有效載荷時質量68噸，飛行結束後攜帶有效載荷着陸的軌道器質量可達87噸。航天飛機中部的有效載荷艙長18米，直徑4.5米，容積300立方米，一次可攜帶質量達29噸多的有效載荷，艙內可以裝載各種衞星、大型天文望遠鏡和各種深空探測器等。
由於“肚大能容”，多年來航天飛機在在軌服務領域表現出眾，不但頻繁在天地間運載人員和貨物，還在太空進行了大量的科學實驗和空間研究工作，另外在大型航天器修理、建造空間站等項目上，航天飛機也出過不少力。
鑑於航天飛機的巨大實際作用以及政治象徵意義，蘇聯也出台了自己的暴風雪航天飛機計劃，並製造了“暴風雪號”和“小鳥號”兩架航天飛機。暴風雪號航天飛機的外形和美國航天飛機相似，設計運載人數為10人，設計飛行壽命100次。
1988年11月15日，暴風雪號航天飛機搭乘能源號運載火箭從拜科努爾航天發射場起飛進行無人測試，用時206分鐘圍繞地球飛行兩圈後返回發射場着陸跑道。這既是“暴風雪號”的首航，也是唯一一次飛行，之後由於蘇聯政局波動和缺乏資金，航天飛機項目被叫停，後來隨着蘇聯的解體，1993年俄羅斯徹底終止了航天飛機計劃。
無人版航天飛機再受熱捧
近年來，隨着人類太空活動的日益增加，可重複使用航天技術的熱度也逐漸上升，航天飛機這樣的航天器開始重新受到重視，同時為了避免再次踏入成本的陷阱，無人機化成了主要趨勢。
當前，美國研製的X-37B可重複使用航天器是最接近傳統航天飛機的飛行器。X-37B的尺寸約為美國航天飛機的1/4，質量為4989.5公斤，長8.8392米，翼展約4.572米，高2.926米，其有效載荷估計在227公斤左右，發射方式採用火箭垂直髮射，並置於火箭頂端的整流罩內。第一架X-37B於2010年正式起飛實驗，至今已經執行多次飛行任務。
相比傳統的航天器，X-37B具有以下特徵：一是在軌時間長，航天飛機在軌時間一般只有15天左右，而X-37B的在軌巡航時間為200~600天或更長。二是變軌能力強，X-37B能飛行在176~800公里的近地軌道，以第一宇宙速度7.9公里/秒的高速飛行，繞地球飛行一圈的時間為90分鐘，重訪同一地點的時間為4天；這意味着X-37B的變軌能力、機動性比一般可變軌衞星更快、更便捷，具有多軌道能力。
歐空局對航天飛機的相關探索研究也從未間斷過。2015年2月11日，歐空局用於驗證大氣層再入技術的“迷你航天飛機”IXV，由織女星運載火箭從法屬圭亞那庫魯航天中心發射升空，最終飛行器在升空100分鐘、累計飛行2.5萬公里之後，藉助降落傘濺落在了太平洋中，並由回收船打撈回收。
2017年，艾維歐公司和泰阿空間公司啓動了“太空騎士”的研製工作。“太空騎士”是一種小型重複使用軌道機動飛行器，由可重複使用再入艙、一次性使用服務艙和推進系統3部分組成，能裝載800公斤有效載荷，在軌飛行時間超過2個月。在2020年底，有消息稱歐空局同泰雷茲·阿萊尼亞空間意大利公司和艾維歐公司正式簽署了2億美元的合同，要求按2023年年中到年底發射的進度，安排交付歐洲首架“太空騎士”無人航天飛機。
經濟困境難抑太空雄心
這些年來，由於囊中羞澀，俄羅斯的航天計劃一波三折，不過依然對航天飛機保持了一定的關注。俄羅斯航天集團總裁德米特里·羅戈津在去年已經下令該集團研發有翼載人航天飛機，以取代現在的聯盟號飛船。
據消息人士透露：“‘閃電’科研生產聯合體所研製的航天器是與美國X-37B相似的無人駕駛航天器。它不是用於載人飛行，而是設計用於運輸貨物和從太空返回”。
考慮到“閃電”本來就是暴風雪號航天飛機的締造者，而當年暴風雪號已經具備了無人駕駛功能（其首飛全程依靠飛行控制中心遙控操作），因此在技術方面不會有太大的問題。
有觀點認為，俄羅斯在困境中仍然堅持研發航天飛機，除了希望在太空領域重振國威外，同樣是出於對太空軍事化的擔憂。
現在很多國家在太空軍事化方面的步伐越邁越快，這讓俄羅斯感受到了巨大壓力。而航天飛機的軍事應用潛力是無法忽視的，當年美國空軍就曾對航天飛機寄予很大希望，要用其來執行衞星發射、衞星維護、衞星迴收和反衞星等多種任務，以提高美國太空軍事能力。
據之前俄羅斯航天政策研究所負責人伊萬·莫伊謝耶夫表示，俄羅斯正在研發的航天飛機，除了可用於日常的航天任務之外，還可以滿足俄軍的一些任務需要。從俄方並不避諱航天飛機軍用功能的態度看，明顯是要和他國的太空軍一較高下。
綜上所述，在沉寂多年後，未來航天飛機再次奮起也許並非天方夜譚。