據新華社9月4日報導,我國4日在酒泉衛星發射中心,利用長徵二號F運載火箭,成功發射一型可重複使用的試驗太空飛行器。那麼什麼是可重複使用的太空飛行器,外界又對這次發射是怎麼看的呢?
可重複使用的太空飛行器,是指這種太空飛行器,能夠重複完成「發射,入軌,脫離軌道並重新進入大氣層」這一過程。而傳統的太空飛行器,一般是在使用後消耗掉(或者拋棄,或者在重入大氣期間燃燒銷毀)。雖然很多載人飛船或者偵察衛星的返回艙並不完全燒毀,但也並不能重複使用,因此也屬於傳統太空飛行器。而我國近期發射的新一代載人飛船,由於採用了新的設計,也屬於可重複使用的太空飛行器一類。
美國已經放棄的太空梭,就是屬於典型的可重複使用的太空飛行器。由於太空梭需要完成載人重新進入大氣和水平降落這一過程,因此在隔熱等技術設計上提出了非常高要求。例如太空梭需要有15%的質量用於隔熱,需要使用增強碳-碳等高技術耐燒蝕材料,而且還要能重複使用。此外太空梭水平降落在跑道上還需要機翼和起落架。這些通常消耗約太空船質量的9-12%。
這就意味著太空梭需要有接近30%的質量,是用來完成返回的任務。因此太空梭的有效載荷利用,要比傳統太空飛行器更低,技術複雜度反而更高,這些都限制它的發展。因此在美國兩架太空梭接連發生重大事故後,主流航天大國已經基本擱置載人太空梭的發展,轉而使用更便宜的傳統載人太空飛行器。即便是美國的「龍」飛船當初設想了垂直降落的概念,但是後來也取消,使用降落傘降落在海上。
除了太空梭,現在新一代的重複使用的太空飛行器,最典型的就是我國的新一代載人飛船和美國的「龍」飛船。除此以外還有美國的X-37B、美國的「追夢者」貨運飛船,前蘇聯的暴風雪太空梭、波音Starliner飛船,甚至上世紀60年代的X-15火箭動力飛機也算重複使用的太空飛行器,但是目前主力使用的、曝光率最高的,其實是X-37B。美國目前有美國空軍X-37B太空梭在軌道上執行第六次任務。此外,美國著名的SpaceX公司的獵鷹火箭,屬於可多次重複使用一級助推器的液體燃料運載火箭,不屬於可重複使用太空飛行器。
在發射之後,美國的spacenews.com/網站報導稱,近幾個月來,長徵2F運載火箭的發射塔進行了明顯的改裝工作。這導致了人們的猜測,即這項工作是為了發射比標準的長徵2F尺寸更寬的有效載荷。是不是類似於X-37B的太空梭,spacenews.com網站也沒有進行報導,畢竟沒有照片公布。但是上文我們已經分析了,我國近期發射的新一代載人飛船,和美國的「龍」飛船一樣,都屬於可重複使用的太空飛行器一類。如果這個也是類似的設計,完全可以大範圍公開報導,而且也不用改裝發射塔。
如果是類似於X-37B的設計,那麼意味著在可重複使用的太空飛行器領域,中美都有了互相對標的產品。也就是說在可重複使用的太空飛行器領域中最值得研發的技術,中美都在涉獵。當然從歷史積澱上來說,美國優勢更大,畢竟載人的太空梭這一當初的神器,我們是沒有的。但載人的太空梭一些固有缺陷,也意味著無人化的X-37B,費效比更高。它實際就是太空領域的無人機,必然成為載人航天有益的補充。
此外,太空梭,最後能不能實現向「水平起飛、水平降落」的空天飛機的轉換,這是包括中美在內所有航天大國的夢想。在這一點上,誰首先實現突破,誰就獲得了爭奪制空權和制天權的關鍵武器。2007年神龍跨大氣層飛行器被懸掛在轟-6機身的照片,證明中方正在朝這個目標努力,但現在由長徵二號F運載火箭發射,證明垂直起飛、水平降落,才是中美太空梭發展的理性道路。
實際從航天發射載荷利用上來說,可重複使用火箭就完全能夠滿足需要,因此從航天發射市場的競爭角度看,可重複使用火箭技術是重中之重。但載人或者無人空天飛機的發展,則是爭奪制空權和制天權的戰略性技術,其等級要超出可重複使用火箭技術。因此儘管目前中美都實現了太空梭垂直起飛、水平降落,但下一步的空天飛機才是爭奪的焦點。從這一點來看,全球大火的SpaceX公司的獵鷹火箭,並不意味著美國人能笑到最後。