發(fā)展前景廣闊的俄羅斯空天飛機ＭＡＫＳ

前蘇聯(lián)和現(xiàn)在的俄羅斯是航天大國，在世界航天領(lǐng)域占有舉足輕重的地位，在航天史上曾寫下過輝煌的篇章。曾幾何時，曇花一現(xiàn)的\"暴風雪\"號航天飛機不得不靜靜地躺在公園中成為人們觀賞的工具。但是，俄羅斯研制\"多用途航空航天系統(tǒng)\"(MAKS)的思想并沒有放棄，\"螺旋\"計劃和\"暴風雪\"號航天飛機升空并沒有白費，它使設(shè)計者積累了豐富的經(jīng)驗，也為研制MAKS系統(tǒng)奠定了堅實的基礎(chǔ)。

空天飛機或稱\"有翼航天器\"，不僅僅在俄羅斯，也在世界主要航天國家中得到過發(fā)展。美國制訂了NASP、AMLS、PLS、SSTO等計劃，法國有\(zhòng)"海爾梅斯\"，德國的軌道飛機為\"桑格爾\"，而英國則推出過\"霍托爾\"，日本也有HOPE和HIMES(海姆斯，即高機動性試驗空間飛行器)計劃等。但這些方案因各種原因而被\"凍結(jié)\"，或已轉(zhuǎn)向其它方向。在所有的空天飛機計劃中，只有俄羅斯的MAKS計劃最為現(xiàn)實，同時，俄羅斯也擁有足夠的技術(shù)儲備，唯一缺乏的是資金保障。

從\"螺旋\"計劃到\"暴風雪\"航天飛機

有翼航天器的先鋒當屬60年代初在著名工程師洛吉諾洛金斯基領(lǐng)導(dǎo)下研制的\"50-50計劃\"，也稱\"螺旋\"計劃。1962年，米高揚領(lǐng)導(dǎo)的第155設(shè)計局根據(jù)科羅廖夫下達的任務(wù)開始研制\"50-50\"計劃，其中的\"50號產(chǎn)品\"為單座軍用空天飛機，而\"50-50號產(chǎn)品\"為高超音速載機。\"50\"這一數(shù)字表示為即將到來的偉大十月革命50周年獻禮，并計劃在此時進行首期亞音速試驗。高超音速載機由圖波列夫設(shè)計局負責研制，它應(yīng)在極大的速度(5.5～6倍音速)和24～30公里的高度上釋放這架10噸重的空天飛機。計算表明，該系統(tǒng)的有效載荷重量約為其發(fā)射重量的12.5%，且有85%的發(fā)射重量返回地球，而當時科羅廖夫設(shè)計的320噸重的聯(lián)盟火箭只能將發(fā)射重量的2.5%送上太空，返回地球的只有2.8噸重的著陸器。同時，\"螺旋\"不光能返回，它還可以再次飛行，而且無需航天發(fā)射場。當時制造了試驗型軌道飛機，并進行了首批計劃內(nèi)的飛行。在返回大氣層時，它就像飛機一樣，可在半徑為600～800公里的范圍內(nèi)選擇著陸點。它的用途極為廣泛，既可作為航天轟炸機或偵察平臺，也可作為航天武器載機或作為有人駕駛的救援機，同時還可作為截擊機或只是作為技術(shù)驗證平臺。

1967年開始制造有人駕駛軌道飛機的縮比試驗器。在這些1/2和1/3模型中，代號\"105.11\"的模型用于亞音速大氣層試驗，\"105.12\"用于超音速研究，\"105.13\"用于高超音速研究，但這一項目于1969年6月被中止，當時的國防部長格列奇科元帥認為這簡直就是\"天方夜譚\"。1974年6月30日，在火箭發(fā)動機專家格魯什科的支持下，\"螺旋\"計劃恢復(fù)實施，并擬進行軌道飛機的亞音速飛行試驗。1976年10月11日，該軌道飛機完成了第一次飛行，一年后的11月27日也完成了\"米格-105\"試驗機從圖-95KM型機上在5000米高度上的第一次投放，總共進行了8次試飛，從而確定了該空天飛機的亞音速氣動性能和各系統(tǒng)在大氣層中飛行的性能。該空天飛機呈平底形狀，采用升力體式機身，前部較大并向上翹起，因此該機又被戲稱為\"套鞋\"。這種幾何形狀可大大降低機身在再入大氣層時的受熱程度。該機的獨特之處是其可變式機翼。機翼安裝時與水平面呈60度角，在起飛、軌道飛行和再入大氣層時用作垂直安定面。在再入大氣層并將速度降低到亞音速后，機翼轉(zhuǎn)至水平狀態(tài)，從而增加了升力。機身、機翼和巨大垂直尾翼的后掠角度分別為78、55和60度。\"米格-105\"安裝有科列索夫研制的RD-36-35K型渦輪噴氣發(fā)動機，軌道發(fā)動機由19臺大小不一的發(fā)動機組成，以進行軌道粗定位和精確機動。該飛機長8.5米，高3.5米，重4220公斤，翼展7.4米。這一方案最終被取消，但空天飛機的研制工作仍在繼續(xù)進行。

在70年代初，美國研制了\"太空梭\"軌道飛機，也就是目前正在使用的航天飛機。這一時間，前蘇聯(lián)也開始制造自己的\"太空梭\"，即\"暴風雪\"號航天飛機。為研究從軌道返回時防熱問題，設(shè)計者還研制了\"布拉風-4\"無人駕駛試驗器，以\"宇宙\"系列的代號完成了4次軌道飛行，時間分別為1982年6月4日、1983年3月16日和12月27日及1984年12月19日。最初兩架空天試驗機均濺落在印度洋上，其打撈工作引起了西方國家的注意。于是，后兩架\"布拉風\"均著陸于克里米亞海區(qū)。暴風雪于1988年11月15日發(fā)射升空，并完成了極其精確的自動著陸。后來，蘇聯(lián)的政治與經(jīng)濟生活發(fā)生了巨大變化，航天計劃撥款急劇減少，于是，\"暴風雪\"也就成了\"多余之物\"。

前景廣闊的MAKS系統(tǒng)

從80年代中期開始，航天活動出現(xiàn)了新動向，一些航天大國開始研制新型航空航天運輸系統(tǒng)，前蘇聯(lián)/俄羅斯也開始研制雙級多用途航空航天系統(tǒng)，即MAKS。這是研制未來單級入軌空天飛機的第一個、也是必須經(jīng)過的階段。到目前為止，已設(shè)計出軌道級結(jié)構(gòu)的主要部件，制造了外部燃料箱模型。閃電科學(xué)生產(chǎn)聯(lián)合企業(yè)早在80年代便已開始實施MAKS計劃，甚至是在\"暴風雪\"號飛行之前。該計劃充分利用了\"螺旋\"計劃、\"布拉風\"試驗機計劃和\"暴風雪\"號的經(jīng)驗與成果。

MAKS可用于執(zhí)行廣泛的太空任務(wù)，是一種兩用空天飛機，既可完成軍事任務(wù)，也可用于其它目的，其中包括：對地球上的任何一點進行偵察；向近地軌道發(fā)射和從那里回收有效載荷；各類太空設(shè)施的運輸保障；軌道應(yīng)急救援；進行科學(xué)與工藝試驗；對太空進行國際監(jiān)督；對太空和地球表面進行生態(tài)監(jiān)控；在真空和微重力條件下制造晶體、生物制品和其它材料。與運載火箭相比，MAKS系統(tǒng)具有以下優(yōu)勢：(1)發(fā)射成本低。它將1公斤有效載荷送上基準軌道(高度200～300公里)的費用只有1000～1500美元，而一次性運載火箭為12000～15000美元/公斤。它的發(fā)射費用也低于第一代可重復(fù)使用航天器(\"暴風雪\"號和美國航天飛機)。(2)具有機動發(fā)射能力。這是它與航天飛機的一個不同之處，這可保證它能將航天器送上任何軌道，并可以向任何方向發(fā)射。(3)發(fā)射時機亦不受軌道要求的限制。(4)在從軌道返回時可進行橫向和縱向的廣泛機動。(5)使用效能高，可運回有效載荷并進行多次使用，除外掛燃料箱外，MAKS的主要系統(tǒng)均可重復(fù)使用。(6)可利用現(xiàn)有的一級飛機場，只需再配備必要的加注設(shè)備、地面技術(shù)與著陸系統(tǒng)即可。(7)減少了各級火箭的濺落，而且燃料無毒，有利于生態(tài)環(huán)保。

MAKS系統(tǒng)由亞音速的載機和馱載在它上面的、帶有外部燃料箱的軌道級組成。根據(jù)原來的設(shè)想，作為MAKS第一級載機將是安-225\"夢幻\"飛機。軌道級由安-225\"夢幻\"飛機發(fā)射后，將借助自身的發(fā)動機進入軌道，完成任務(wù)后獨自返回地球。但最新消息稱，安-124型運輸機被選定為該系統(tǒng)的空中航天發(fā)射場。但安-225和安-124并不是唯一的運載工具，今后還可能將使用更加強大的雙機身飛機\"大力士\"。

軌道級(即第二級)為空天飛機及助推火箭發(fā)動機。為在空中發(fā)射MAKS需要使用火箭，以將其發(fā)射到太空軌道上。俄同時還在研制更重型的MAKS型系統(tǒng)，其運載能力可達18噸。該系統(tǒng)第二級有三種變體，即MAKS-OS、MAKS-T和MAKS-M，即載人型、一次性使用型和無人貨運型。

MAKS-OS由可重復(fù)使用的軌道飛機和外部燃料箱組成?；鸺l(fā)動機裝置包括有2臺RD-701型發(fā)動機，可使用兩種燃料(液氫和煤油)氧化劑為液氧。MAKS-OS飛機的有人駕駛基本型帶有可乘2名乘員的座艙。同時還將研制MAKS-OS軌道器的TTO-1和TTO-2方案，分別用于救援和小規(guī)模的運輸技術(shù)保障。為向軌道上運送大型有效載荷，提出了改進型MAKS-T，它具有一次性使用的無人駕駛第二級，與MAKS-OS使用相同的外部燃料箱，但代替軌道飛機的是安裝有火箭發(fā)動機的貨運載體，并將有效載荷配置在整流罩之下。MAKS-M第二級實際上是多次使用的無人駕駛軌道飛機，它的研制需要解決一系列的復(fù)雜技術(shù)難題，將在制造出頭兩種改進型后出現(xiàn)，是MAKS構(gòu)想的發(fā)展。

在未來25～30年內(nèi)，MAKS系統(tǒng)具有廣泛的發(fā)展前景。在1994年11月的布魯塞爾國際發(fā)明博覽會上，MAKS計劃獲得金獎和比利時總統(tǒng)特別獎，其比例模型也曾在1997年的法國航展和俄羅斯茹科夫斯基航空航天博覽會上展出。太空已成為衛(wèi)星發(fā)射與服務(wù)市場的爭奪場所，這一市場的容量以數(shù)十億美元計算并以每年10%以上的速度遞增。在這種條件下，只有提出最低發(fā)射價格的一方才能獲勝。如果MAKS系統(tǒng)得以建立，俄羅斯的衛(wèi)星發(fā)射工具將完全有能力與美國未來的空天飛機相競爭，極有希望占領(lǐng)世界航天發(fā)射市場的60%的份額。這一系統(tǒng)的研制規(guī)劃能否最終變成現(xiàn)實，需要俄總統(tǒng)和政府做出最終決定。

MAKS的性能參數(shù)為：發(fā)射重量620噸，第二級重275噸，有效載荷重量9噸。軌道飛機部分的主要參數(shù)為：乘員數(shù)量2人(或為無人駕駛)，飛機長19.3米，機高8.6米，翼展13.3米，重量27噸。該項目需要財政撥款數(shù)量為18億美元。△