何時(shí)能開始太空旅行？

發(fā)展戰(zhàn)略

為了實(shí)現(xiàn)太空旅行，英國布里斯托航天飛機(jī)公司制定了發(fā)展戰(zhàn)略，把太空旅行的基本技術(shù)因素和市場(chǎng)因素結(jié)合在一起，目的是以最小的風(fēng)險(xiǎn)和成本研制出實(shí)用的航天飛機(jī)。這種航天飛機(jī)將大幅度降低太空飛行的成本，并將進(jìn)一步發(fā)展成為低成本的空間站和重載航天飛機(jī)。為了盡快達(dá)到實(shí)用階段，航天飛機(jī)的設(shè)計(jì)應(yīng)盡量采用現(xiàn)有的技術(shù)，也需要導(dǎo)航系統(tǒng)，用以達(dá)到運(yùn)送旅客的安全標(biāo)準(zhǔn)。太空運(yùn)輸?shù)倪\(yùn)作模式將由目前的有限發(fā)射，轉(zhuǎn)變成類似民航定期飛行的運(yùn)作模式。

未來的航天飛機(jī)將有50個(gè)座位，每位旅客的運(yùn)輸成本為1萬美元。按現(xiàn)在的技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)，5年后造出航天飛機(jī)的樣機(jī)。該樣機(jī)用于發(fā)射小型衛(wèi)星和向空間站運(yùn)送供給品。其使用壽命不會(huì)很長，維護(hù)費(fèi)用會(huì)比較高。即使如此，與一次性使用的運(yùn)載火箭相比，它的成本還是大大降低了；再逐步發(fā)展10年，將研制出類似民航飛機(jī)的實(shí)用航天飛機(jī)。這樣，15年以后，太空旅行將成為一個(gè)龐大的產(chǎn)業(yè)。

盡管一步到位就開發(fā)出航天飛機(jī)也是可能的，但是逐步研制更加可取。下一步，一種小型航天飛機(jī)被定為研制對(duì)象。它將在導(dǎo)航系統(tǒng)的引導(dǎo)下進(jìn)行亞軌道飛行。這種航天飛機(jī)的研制費(fèi)用較低，但同樣能展示太空旅行的商業(yè)潛力，因而比較容易獲得進(jìn)一步研制開發(fā)的資金和支持。

這種小型航天飛機(jī)被命名為“登天者”（見下圖），是在X－15超高速試驗(yàn)研究機(jī)的基礎(chǔ)上重新設(shè)計(jì)的。50年代末建造的高速有人駕駛的火箭研究機(jī)X－15，飛行速度可達(dá)音速的6倍多，最大飛行高度可達(dá)約108公里，因此也可稱其為亞軌道航天飛機(jī)?！暗翘煺摺毙⌒秃教祜w機(jī)的設(shè)計(jì)和研制費(fèi)用約為8000萬美元，預(yù)計(jì)3年后進(jìn)行首次飛行。該機(jī)可乘坐4人，其中2人為宇航員，2人為普通乘客。它將進(jìn)行亞軌道飛行，首先用于科學(xué)研究，然后再用于太空旅行。

“登天者”的飛行分為兩個(gè)階段。在第一階段使用噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)起飛，上升到約9公里，停用噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)；啟動(dòng)火箭發(fā)動(dòng)機(jī)，開始第二階段飛行，使之繼續(xù)上升，靠慣性飛行達(dá)到約96公里高度。

“登天者”可以重復(fù)使用，用于試驗(yàn)航天飛機(jī)的新材料和新技術(shù)。在飛行幾年之后，它將獲得運(yùn)送2名乘客的許可證。乘客在經(jīng)歷了若干分鐘的微重力狀態(tài)后可以觀看地球，還可以在白天看到天空變黑和明亮的星星?！暗翘煺摺钡木S護(hù)較簡單，費(fèi)用也低，能夠很快再次投入使用。

在基本設(shè)計(jì)上與“登天者”最為近似的飛機(jī)是SR53型戰(zhàn)斗機(jī)（見其三面圖）。兩者的外形尺寸和重量很相近，都裝備有噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)和火箭發(fā)動(dòng)機(jī)。SR53型戰(zhàn)斗機(jī)只制造了2架樣機(jī)，1957年進(jìn)行了第一次試飛。這種戰(zhàn)斗機(jī)從未進(jìn)入空軍服役。它每次飛行的成本與現(xiàn)代噴氣戰(zhàn)斗機(jī)的成本很接近，約為1萬美元， 這也是“登天者”未來每次飛行要降到的成本。

“登天者”樣機(jī)將在3年后開始飛行，預(yù)計(jì)再經(jīng)過三、四年幾百次飛行，達(dá)到了要求的安全性和可靠性之后將獲得客運(yùn)許可證，這樣就可以開展亞軌道太空旅行了。

在“登天者”的基礎(chǔ)上進(jìn)一步開發(fā)研制的航天飛機(jī)被命名為“太空轎車”。它也是一種小型的采用兩階段飛行的航天飛機(jī)，水平起飛，水平降落， 并擁有導(dǎo)航系統(tǒng)。其運(yùn)載能力被設(shè)計(jì)為1噸，這樣就能承攬衛(wèi)星發(fā)射業(yè)務(wù)；如果載人，包括宇航員在內(nèi)可乘坐6人。歐洲航天局（ESA）的一份可行性報(bào)告指出，用現(xiàn)有的材料和發(fā)動(dòng)機(jī)可以造出“太空轎車″。如果順利，5年后將造出樣機(jī)，用于發(fā)射小型衛(wèi)星以及為空間站服務(wù)；再用5年的時(shí)間積累飛行經(jīng)驗(yàn)，證實(shí)其安全性能，以便獲得運(yùn)送旅客的許可證。10年以后，“太空轎車″就可以開展太空旅行了。當(dāng)然，初期的旅行費(fèi)用會(huì)很高，只有富人承受得起。

研制“太空轎車″的費(fèi)用估計(jì)為10億美元，相當(dāng)于美國航天飛機(jī)2次飛行的費(fèi)用。因此，只要用“太空轎車”取代美國航天飛機(jī)的幾次飛行，就能把研制“太空轎車”的費(fèi)用節(jié)省出來。從政府的角度看，使用現(xiàn)在的航天飛機(jī)或運(yùn)載火箭，費(fèi)用也不低；如果能保證“太空轎車”一定數(shù)量的發(fā)射，其價(jià)格會(huì)降下來，政府肯定會(huì)愿意合作，私人機(jī)構(gòu)也會(huì)對(duì)“太空轎車”投資，美國航空航天局和歐洲航天局就能將省下來的資金，用來降低飛向太空的成本。

“太空轎車”再向前發(fā)展就是“太空汽車”了。它不再作亞軌道飛行，而是作軌道飛行。它水平起飛，水平降落，進(jìn)入軌道需要兩個(gè)階段飛行，也擁有導(dǎo)航系統(tǒng)。其座位擴(kuò)展到50個(gè)，或者運(yùn)載5噸貨物。“太空轎車”將在15年后投入太空旅行的運(yùn)營，每位旅客的費(fèi)用約為1萬美元。

研制航天飛機(jī)的歷程

對(duì)太空旅行市場(chǎng)的分析來看，按保守估計(jì)每年也有100萬人愿意花1萬美元到太空去旅行一次，這就需要50架航天飛機(jī)。擁有這樣一個(gè)規(guī)模的機(jī)群是太空事業(yè)發(fā)展的近期目標(biāo)，樂觀的估計(jì)是15年后能實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。但是，回顧航天事業(yè)發(fā)展的歷程，我們發(fā)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)幾年前就應(yīng)該實(shí)現(xiàn)了。

我們知道，實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)首先要由亞軌道飛行的航天飛機(jī)取代一次性使用的運(yùn)載火箭。早在1959年，第一架實(shí)驗(yàn)性的亞軌道航天飛機(jī)X－15就進(jìn)行了試飛，隨后又進(jìn)行了199次飛行，最后于1968年放棄了。業(yè)內(nèi)人士普遍認(rèn)為，在已制造的、用于研制航天飛機(jī)的實(shí)驗(yàn)機(jī)中，X－15是比較成功的一個(gè)。

1961年，X－15是飛得最高和最快的一個(gè)機(jī)型。它使美國和歐洲的各大航空公司看到了進(jìn)軍太空的希望，再向前發(fā)展一步必然會(huì)研制出實(shí)用的航天飛機(jī)。一般來說，采用兩個(gè)階段飛行的方法進(jìn)入太空，每個(gè)階段需要的技術(shù)比較容易達(dá)到。因此，如果當(dāng)時(shí)不放棄X－15，而是在其基礎(chǔ)上研制新型的采用兩個(gè)階段入軌的航天飛機(jī)，那么到了70年代中期，新型航天飛機(jī)就會(huì)投入使用，用于發(fā)射衛(wèi)星或向空間站運(yùn)送貨物；再經(jīng)過20年，航天飛機(jī)的各項(xiàng)技術(shù)會(huì)趨于成熟，到現(xiàn)在很可能就已經(jīng)將太空旅行發(fā)展成為一定規(guī)模的產(chǎn)業(yè)了。這并非“事后諸葛亮”的話。因?yàn)樵缭?0世紀(jì)60年代，一些航天飛機(jī)的支持者就設(shè)想使用航天飛機(jī)運(yùn)送旅客，只不過當(dāng)時(shí)的注意力集中在高速長途航空客運(yùn)，而不是太空旅行。

既然技術(shù)上早已達(dá)到一定水平，為什么航天飛機(jī)沒有研制出來呢？很大的原因是因?yàn)槔鋺?zhàn)。1945年就有了V－2型彈道火箭，后來又研制出從X－1到X－15一系列X型實(shí)驗(yàn)機(jī)。那時(shí)，人們期待進(jìn)一步研制出采用火箭技術(shù)的航天飛機(jī)。1961年，在冷戰(zhàn)的壓力下，人類乘坐在彈道導(dǎo)彈基礎(chǔ)上研制的運(yùn)載火箭，飛上了太空。載人太空飛行的時(shí)代開始了，接下來是載人飛向月球的競(jìng)賽。美國于1969年使用大型一次性使用的運(yùn)載火箭贏得了競(jìng)賽，美國宇航員成為人類登上月球的第一人。由于當(dāng)時(shí)太空飛行的次數(shù)少，人們還沒有認(rèn)識(shí)到重復(fù)使用發(fā)射工具可以極大地降低成本，而且，人們習(xí)慣性地認(rèn)為，飛向太空只有使用彈道火箭。因此，研制航天飛機(jī)的計(jì)劃被推遲了。接下來，美國研制的航天飛機(jī)是部分重復(fù)使用的，其軌道器和固體火箭助推器可以使用多次，巨型液體燃料貯箱只能使用一次。與一次性使用的運(yùn)載火箭相比，其費(fèi)用同樣高，危險(xiǎn)性同樣大。研制可重復(fù)使用的小型航天飛機(jī)的提議，被冷戰(zhàn)的政治需要擱置了下來。

航天飛機(jī)的研制歷程說明，制造像民航飛機(jī)那樣的“登天者”航天飛機(jī)是完全可能的?，F(xiàn)在的技術(shù)要比X－15時(shí)期先進(jìn)了許多。“登天者”可以采用美國航天飛機(jī)的外部隔熱保護(hù)技術(shù)，也可以使用傳統(tǒng)的鋁合金框架、生命保障系統(tǒng)、推力控制系統(tǒng)、通信系統(tǒng)和導(dǎo)航系統(tǒng)，都不存在技術(shù)問題。

在飛機(jī)的發(fā)展歷史上，新型飛機(jī)從實(shí)驗(yàn)試飛到投入運(yùn)營的時(shí)間間隔通常都少于10年。X－15在1968年作了最后一次飛行之后被放棄了，現(xiàn)在在其基礎(chǔ)上重新研制的航天飛機(jī)，進(jìn)展應(yīng)當(dāng)迅速一些。

美國的研制情況與展望

美國正在研制幾種航天飛機(jī)樣機(jī)，如X－33和X－34，美國航空航天局為其提供了部分資金，一些私營公司也在資助航天飛機(jī)的研制?？梢灶A(yù)計(jì)，5年后起碼研制出一種航天飛機(jī)，再經(jīng)過10年時(shí)間，航天飛機(jī)將達(dá)到實(shí)用階段，即可經(jīng)營一定規(guī)模的太空旅行了。這與前面提到的英國公司的發(fā)展戰(zhàn)略不謀而合。

研制航天飛機(jī)的主要障礙是如何獲得所需的資金。太空旅行的前景是美好的，但是官方的政策與專家的提議是如此脫節(jié)，很難說服資金擁有者認(rèn)真考慮投資這一領(lǐng)域。如果有航天飛機(jī)經(jīng)常飛向太空，則有可能逐步改變?nèi)藗兊乃季S定式。

美國密蘇里州的一個(gè)基金會(huì)設(shè)立了一項(xiàng)航天飛機(jī)設(shè)計(jì)比賽。任何人或組織只要能研制出可運(yùn)載3人的亞軌道航天飛機(jī)，上升到100公里的高度，返回后能重復(fù)使用，即在2周后能再次飛行，就能獲得1000萬美元的獎(jiǎng)金。

設(shè)立大獎(jiǎng)能促進(jìn)航空事業(yè)的發(fā)展，這已被歷史所證實(shí)。這種比賽將促進(jìn)航天飛機(jī)的運(yùn)營方式向民航飛機(jī)的運(yùn)營方式轉(zhuǎn)變。只有這樣，才能大幅度降低太空飛行的成本，私人資金才會(huì)有可能進(jìn)入太空旅行行業(yè)。

美國航空航天局已與航天運(yùn)輸協(xié)會(huì)聯(lián)合對(duì)太空旅行進(jìn)行了可行性研究，結(jié)論是肯定的。20世紀(jì)是彈道火箭的時(shí)代。在政治的驅(qū)動(dòng)下，每年飛向太空的人數(shù)不到50人，運(yùn)載火箭只能一次性使用。21世紀(jì)將是航天飛機(jī)的時(shí)代，在商業(yè)利益的驅(qū)動(dòng)下，每年飛向太空的人數(shù)將超過100萬人，航天飛機(jī)可重復(fù)使用，運(yùn)營方式也像民航飛機(jī)一樣。100年前，航空旅行都是乘坐氣球進(jìn)行的。發(fā)明了飛機(jī)以后，飛機(jī)迅速取代了氣球，航空業(yè)務(wù)快速擴(kuò)大。在不遠(yuǎn)的將來，航天飛機(jī)將取代傳統(tǒng)的運(yùn)載火箭，太空旅行的業(yè)務(wù)將快速增長，普通人也能參加令人神往的太空旅行。

大衛(wèi)·阿斯福特著 陳思信譯

責(zé)任編輯：兆 然■