宇宙航行的先鋒

　　美國(guó)“X”檔案
　　為了探索和實(shí)驗(yàn)航空航天飛行器，美國(guó)從二戰(zhàn)期間就開始了“X”系列試驗(yàn)飛行器的研制?！癤”是英文字母“Experimental”的縮寫，意為試驗(yàn)的、探索的。1947年10月，世界上第一架火箭動(dòng)力試驗(yàn)機(jī)X-1第一次實(shí)現(xiàn)超聲速。到2009年，X系列試驗(yàn)飛行器型號(hào)已達(dá)X-51。
　　1986年，“挑戰(zhàn)者”號(hào)航天飛機(jī)升空爆炸后，當(dāng)時(shí)的里根總統(tǒng)宣布研發(fā)下一代航天飛機(jī)——“東方特快”，因?yàn)榧夹g(shù)困難和資金太龐大終止研發(fā)。“哥倫比亞”號(hào)失事之前不久，喬治·布什總統(tǒng)決定研發(fā)新一代航天飛機(jī)，計(jì)劃在10年內(nèi)開發(fā)出空天飛機(jī)。這種空天飛機(jī)可以垂直起飛，進(jìn)入軌道，然后在普通的機(jī)場(chǎng)降落。唯一需要就是在下一次飛行之前給它加足燃料。它可以在大氣層和宇宙空間之間自如的飛行，而且可以經(jīng)受再入大氣層時(shí)的高溫。從技術(shù)上來(lái)說(shuō)，這些要求已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了世界上最好的航天工程師的設(shè)計(jì)能力。另外，垂直起飛，水平降落還是航天飛機(jī)的技術(shù)，并沒有多大的技術(shù)進(jìn)步。
　　功夫不負(fù)有心人。三十多年來(lái)，美國(guó)空軍、國(guó)家宇航局花費(fèi)幾百億美元，研究“X”系列空天飛機(jī)。美國(guó)洛克希德·馬丁公司的X-33、美國(guó)軌道科學(xué)公司的X-34、波音公司的X-37，諾斯羅普·格魯曼公司的X-47等都是佼佼者。國(guó)家宇航局秘密研制的X-43空天飛機(jī)，曾創(chuàng)造接近10馬赫的飛行速度。
　　“X”系列飛機(jī)創(chuàng)造了一系列的第一，為空天飛機(jī)的研制積累了經(jīng)驗(yàn)。X-15高超聲速飛機(jī)達(dá)到了108千米的亞軌道高度；X-20載人轟炸機(jī)創(chuàng)造了超過5馬赫的高超聲速飛行；2004年11月16日.X-43A的第三次飛行，在35千米的高空速度達(dá)到9.7馬赫，創(chuàng)飛行器時(shí)速的最高紀(jì)錄。2010年4月，美國(guó)X-37B空天飛機(jī)進(jìn)行試驗(yàn)飛行，創(chuàng)造了多項(xiàng)新紀(jì)錄。
　　美國(guó)宇航局德萊頓飛行研究中心位于加利福尼亞州愛德華空軍基地。它不但研究“X”系列高超聲速研究飛機(jī)、“羅伽洛”機(jī)翼、導(dǎo)彈等眾多新型飛行器，還制造了月球登陸艙等空間飛行器。如果航天飛機(jī)在愛德華空軍基地降落，德萊頓飛行研究中心的一項(xiàng)任務(wù)就是將航天飛機(jī)運(yùn)載到肯尼迪航天中心。德萊頓飛行研究中心對(duì)世界航空技術(shù)、空間飛行技術(shù)做出巨大貢獻(xiàn)?！癤-43”系列超聲速飛行實(shí)驗(yàn)機(jī)也是德萊頓飛行研究中心的驕傲。
　　德國(guó)“桑格爾”號(hào)
　　1962年開始，桑格爾率領(lǐng)研究早期的歐洲空間運(yùn)輸系統(tǒng).戴姆勒奔馳宇航公司也參與研究。1985年10月18日，西德總理梅塞·施密特重新提出“桑格爾”空天飛機(jī)研究計(jì)劃。1988年12月，氫動(dòng)力沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)首次運(yùn)行。1995年，高超聲速研究論證。這項(xiàng)研究得出的結(jié)論是：“桑格爾”空天飛機(jī)分為兩個(gè)部分和兩個(gè)階段飛升。
　　目前的“桑格爾”空天飛機(jī)，實(shí)際應(yīng)該稱為“桑格爾-2”?！吧８駹?2”空天飛機(jī)是國(guó)際合作的典范。德國(guó)研究與技術(shù)部（BMFT）資助“桑格爾”高超聲速推進(jìn)技術(shù)的研究。德國(guó)戴姆勒奔馳宇航公司、宇航局基礎(chǔ)設(shè)施部、不來(lái)梅公司負(fù)責(zé)建造“桑格爾”空天飛機(jī)。德
　　國(guó)空中客車公司、寶馬公司、利勃海爾公司，曼恩技術(shù)與OHB系統(tǒng)公司提供技術(shù)支援。德國(guó)亞琛大學(xué)、不倫瑞克大學(xué)、德累斯頓大學(xué)、漢諾威大學(xué)、慕尼黑大學(xué)和斯圖加特大學(xué)也參加“桑格爾”飛機(jī)的研究。國(guó)際參與者，包括富豪發(fā)動(dòng)機(jī)公司，薩博的斯堪尼亞康比特公司、瑞典的薩博航天公司、挪威的賴于福斯公司、CFD公司和意大利的阿萊尼亞宇航公司，這些公司都參與了超聲速技術(shù)的研究。富豪發(fā)動(dòng)機(jī)公司主攻高超音速空氣動(dòng)力學(xué)，而薩博斯堪尼亞康比特公司和薩博空間技術(shù)公司提供飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)。
　　為了“桑格爾-2”空天飛機(jī).德國(guó)開發(fā)成本估計(jì)為180億～240億美元。樣機(jī)預(yù)計(jì)耗資約30億美元。奧地利、比利時(shí)、荷蘭、加拿大和俄羅斯等國(guó)，日本三菱重工等都積極參與和贊助“桑格爾”研發(fā)。
　　德國(guó)“桑格爾”空天飛機(jī)的目的為將飛行員和有效載荷送入空間?！吧８駹枴笨仗祜w機(jī)是可重復(fù)使用的載人或無(wú)“桑格爾”號(hào)空天飛機(jī)（想像圖）。人航天器，能承載一名或兩名飛行員和3噸有效載荷；如果要搭載更多的乘客，可減少有效載荷。在無(wú)人配置的情況下，“桑格爾”可以最多裝載15噸有效載荷。
　　“桑格爾-2”空天飛機(jī)是一架二級(jí)起飛的空天飛機(jī)，由一架“桑格爾”運(yùn)載機(jī)和“桑格爾”空天飛機(jī)組成。1985年的設(shè)計(jì)方案為總重量366噸，機(jī)長(zhǎng)101米，機(jī)寬14米；推力4500千牛，后來(lái)參數(shù)又多次變化。
　　運(yùn)載機(jī)機(jī)長(zhǎng)84.50米，機(jī)寬14米，翼展41.40米，總重量254噸，空重156噸，推力1500千牛，燃燒時(shí)間6565秒，推進(jìn)劑為空氣/液氫，主發(fā)動(dòng)機(jī)6臺(tái)，最高速度6.6馬赫，高度37千米，航程3100千米范圍內(nèi)，最多可將7噸有效載荷送入近地軌道。
　　空天飛機(jī)機(jī)長(zhǎng)27.60米，機(jī)寬5.50米，翼展15.60米.總質(zhì)量112噸，空重32.6噸，主發(fā)動(dòng)機(jī)1臺(tái)，推力1280千牛，推進(jìn)劑為液氧/液氫，燃燒時(shí)間298秒，低地球軌道運(yùn)載能力6噸。
　　“桑格爾2”空天飛機(jī)總體起飛重量435噸。一級(jí)起飛的運(yùn)載機(jī)起飛重量320噸；“桑格爾-2”空天飛機(jī)二級(jí)起飛重量115噸?！吧８駹枴笨仗祜w機(jī)性能：運(yùn)載機(jī)一級(jí)起飛推力2353 2千牛；空天飛機(jī)二級(jí)起飛推力1400千牛。“桑格爾2”空天飛機(jī)能在標(biāo)準(zhǔn)的飛機(jī)跑道起飛降落。一級(jí)起飛時(shí)，“桑格爾”運(yùn)載機(jī)利用渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)起飛，在10千米高空速度達(dá)到1馬赫速；在19.5千米的高空速度達(dá)到3.5馬赫；然后沖壓式發(fā)動(dòng)機(jī)推進(jìn)系統(tǒng)啟動(dòng)，加速到4.4馬赫同時(shí)高度增加到24.5千米。最后，沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)以6.6馬赫全面加速，飛機(jī)到達(dá)高度30千米。二級(jí)起飛時(shí)，“桑格爾2”空天飛機(jī)的液氧/液氫火箭發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)燃，直達(dá)近地軌道，可將2.6～6噸的有效載荷送入太空。
　　“桑格爾”運(yùn)載機(jī)和二級(jí)起飛的“桑格爾”空天飛機(jī)，都可重復(fù)使用，返回地球時(shí)，在常規(guī)跑道上降落。德國(guó)空天飛機(jī)專家很樂觀：1990年代后期，“桑格爾”將形成為1.1萬(wàn)千米航程，36名乘客的歐洲超聲速交通工具，但事與愿違。2012年后，德國(guó)的無(wú)人“桑格爾-2”空天飛機(jī)的試驗(yàn)機(jī)才有可能升空，試驗(yàn)超聲速技術(shù)。
　　英國(guó)“攀登者”號(hào)
　　英國(guó)斯托爾公司的“布里斯托爾”空天飛機(jī)，又稱為“攀登者”亞軌道空天飛機(jī)。英國(guó)斯托爾公司利用現(xiàn)有的技術(shù)，專門設(shè)計(jì)最低成本和風(fēng)險(xiǎn)的飛機(jī)，從而吸引私營(yíng)部門投資太空旅游。英國(guó)航空航天公司、Dowty航空公司、鄧洛普航空公司、皮爾金頓公司和里卡多航天航空公司參加了“斯托爾”空天飛機(jī)的研發(fā)。
　　“攀登者”空天飛機(jī)長(zhǎng)12.9米.寬7.6米。飛機(jī)最大重量為5500千克，空機(jī)重量為2400千克.最大飛行高度100千米。它采用2臺(tái)推力500千克的噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)，2臺(tái)推力2500千克的火箭發(fā)動(dòng)機(jī)，火箭推進(jìn)劑為過氧化氫和煤油，與液氧相比，過氧化氫是最佳氧化劑，比使用液態(tài)氧在技術(shù)上更簡(jiǎn)單?！芭实钦摺被鸺l(fā)動(dòng)機(jī)是英國(guó)20世紀(jì)70年代初開發(fā)的技術(shù)，它只有強(qiáng)勁的動(dòng)力，沒有噴射的火焰和震耳欲聾的爆炸聲。
　　實(shí)際上，“攀登者”就是一架裝有火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的超聲速輕型飛機(jī)。它可以搭載一名飛行員和一名乘客，乘客在飛行時(shí)需要捆綁在座位上。“攀登者”從普通機(jī)場(chǎng)起飛后，使用渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)，以亞聲速爬升到8千米的高度。這時(shí)，“攀登者”啟動(dòng)火箭發(fā)動(dòng)機(jī)，開始一個(gè)陡峭垂直的爬升，然后以約3馬赫的最高速度，攀登到100千米的高度。
　　這時(shí)，乘客將看到地球的輪廓，看到太空變成黑色，即使在白天享受的也是太空的黑暗。隨后，“攀登者”進(jìn)入了一個(gè)大幅度的俯沖，乘客可以體驗(yàn)2分鐘的失重狀態(tài)。在接近地面時(shí)，飛機(jī)停止俯沖，盤旋回到30分鐘前他們起飛的機(jī)場(chǎng)。
　　1984年，英國(guó)航空航天公司提出歐洲空天飛機(jī)——“霍托爾”號(hào)。它被設(shè)計(jì)成可重復(fù)使用的單級(jí)進(jìn)入軌道、水平起飛和水平著陸的航天器。“霍托爾”號(hào)使用羅·羅公司的“RB545”混合發(fā)動(dòng)機(jī)?！盎敉袪枴钡哪繕?biāo)是裝載6.34噸～7.25噸的有效載荷進(jìn)入近地軌道。發(fā)射重量為22.65噸，飛行成本每千克為4～5萬(wàn)元美元。
　　1989年，撒切爾夫人政府削減公共開支，太空飛機(jī)技術(shù)也不是很成熟，英國(guó)國(guó)防部的絕密計(jì)劃“霍托爾”空天飛機(jī)停止研發(fā)。
　　1990年代初，“霍托爾”空天飛機(jī)項(xiàng)目的一些人員創(chuàng)辦了一家新公司——英國(guó)反應(yīng)發(fā)動(dòng)機(jī)公司，繼續(xù)進(jìn)行設(shè)計(jì)工作。一種新的更先進(jìn)的空天飛機(jī)——“摩天塔”號(hào)空天飛機(jī)誕生了。
　　“摩天塔”空天飛機(jī)，又稱為“云霄塔”，由英國(guó)BAE系統(tǒng)公司、歐洲航空航天與防務(wù)公司和法國(guó)泰萊斯公司等合作研制。
　　英國(guó)反應(yīng)發(fā)動(dòng)機(jī)公司不再將“霍托爾”號(hào)的“RB454”發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)進(jìn)“摩天塔”號(hào)空天飛機(jī)，而采用了被列為最高機(jī)密的新發(fā)動(dòng)機(jī)。新的發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)將使用液態(tài)氫和空氣，直到“摩天塔”達(dá)到5.5馬赫，然后再切換為最終上升到軌道的液態(tài)氧機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)。
　　“摩天塔”空天飛機(jī)的薩柏瑞發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)由一臺(tái)噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)和一臺(tái)火箭發(fā)動(dòng)機(jī)組成。薩柏瑞發(fā)動(dòng)機(jī)使用液氧和液氫的混合燃料。當(dāng)這兩種氣體聚集在一起，產(chǎn)生大量的熱量和動(dòng)力，溫度達(dá)到1000℃。為了保持冷卻，發(fā)動(dòng)機(jī)使用熱交換器預(yù)冷。
　　“摩天塔”號(hào)空天飛機(jī)采用由碳纖維與陶瓷保護(hù)的“大氣外殼”工藝，提高熱防護(hù)功能。飛機(jī)在出入大氣層飛行時(shí)，機(jī)頭的溫度可達(dá)2760℃，機(jī)翼前部達(dá)1930℃，機(jī)身下也可達(dá)1260℃。這要求空天飛機(jī)必須有一個(gè)高強(qiáng)度、耐高溫、抗摩擦、抗過載負(fù)荷的機(jī)身，并具有人工智能的控制系統(tǒng)等?！霸葡鏊笨仗祜w機(jī)具備空天飛機(jī)所有的優(yōu)越性能。
　　科研人員為“摩天塔”號(hào)設(shè)計(jì)了一個(gè)12.3米×4.6米的有效載荷艙，可以裝入一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)航空運(yùn)輸集裝箱，并可自由組合，具有通用性?！澳μ焖碧?hào)空天飛機(jī)能把12噸的有效載荷送入近地軌道.或?qū)?.5噸的有效載荷送上“國(guó)際”空間站?！澳μ焖碧?hào)只有2天的航程，而不是像航天飛機(jī)那樣有幾個(gè)星期的太空停留時(shí)間。
　　空間站的運(yùn)輸和太空旅行的美好前景實(shí)在太誘人了。不少航天器制造商都希望在太空上分一杯羹。“摩天塔”空天飛機(jī)是一種可重復(fù)使用的太空飛機(jī)，比航天飛機(jī)和宇宙飛船有更多的優(yōu)勢(shì)、可選擇性和價(jià)格低廉。它能夠在普通機(jī)場(chǎng)跑道起飛和降落，使用電力推進(jìn)系統(tǒng)，讓運(yùn)載火箭、航天飛機(jī)和宇宙飛船望塵莫及。
　　“摩天塔”號(hào)空天飛機(jī)能多次重復(fù)升降，大大降低飛行成本。一般2～3噸的衛(wèi)星，國(guó)際商業(yè)發(fā)射的價(jià)格為1.5億美元：“摩天塔”號(hào)發(fā)射衛(wèi)星僅需1000萬(wàn)美元。最終，成本可能會(huì)下降至太空乘客的太空旅游的費(fèi)用只是10萬(wàn)元。
　　“摩天塔”空天飛機(jī)的飛行高度、速度、靈活性和飛行距離十分先進(jìn)。英國(guó)的空天飛機(jī)專家稱贊說(shuō)：我分不清“摩天塔”空天飛機(jī)是一枚帶翅膀的火箭，還是一架火箭一樣的飛機(jī)。
　　英國(guó)反應(yīng)發(fā)動(dòng)機(jī)公司設(shè)想：到2025年，將建設(shè)一座“摩天塔”號(hào)空間站，開辟太空旅游。如果“摩天塔”號(hào)空天飛機(jī)贏得X大獎(jiǎng)，第一筆1000萬(wàn)美元的款項(xiàng)就將乘客送入太空?！澳μ焖碧?hào)空天飛機(jī)至今沒有贏得X大獎(jiǎng).也沒有飛上太空。1992年，“摩天塔”號(hào)空天飛機(jī)總研制成本估計(jì)為100億美元。
　　印度“艾瓦塔”號(hào)
　　1990年代，印度推出了一個(gè)“超級(jí)飛機(jī)”計(jì)劃，但要120億美元的研制費(fèi)用而夭折。2001年，在美國(guó)鹽湖城舉行的“全球動(dòng)力推進(jìn)大會(huì)”上，印度設(shè)計(jì)的新型空天飛機(jī)模型首次露面。這種空天飛機(jī)稱為“先進(jìn)跨大氣層吸氣式研究飛行器”，簡(jiǎn)稱“艾瓦塔”，梵文之意為“復(fù)活”。印度的空天飛機(jī)寓意為“超級(jí)飛機(jī)”計(jì)劃重獲新生。
　　“艾瓦塔”體積小于俄米格25戰(zhàn)斗機(jī)，采用氫作燃料，可將500千克～1000千克重的衛(wèi)星送入低軌道?！鞍咚敝饕詼u輪沖壓噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)為動(dòng)力，爬升至巡航高度后改用超聲速燃燒沖壓噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)。待巡航速度達(dá)到7馬赫時(shí)，再利用火箭發(fā)動(dòng)機(jī)加速飛行進(jìn)入軌道。重返地球時(shí)，“艾瓦塔”進(jìn)入大氣層后，利用自身動(dòng)力系統(tǒng)降落。
　　“艾瓦塔”空天飛機(jī)的設(shè)計(jì)壽命為100次，起飛重量100噸。“艾瓦塔”可執(zhí)行民用航天任務(wù)，也可作為高空超聲速飛機(jī)執(zhí)行監(jiān)聽、監(jiān)視、偵察甚至空間作戰(zhàn)等軍事任務(wù)。
　　日本“先鋒”號(hào)
　　日本將空天飛機(jī)稱為火箭飛機(jī)。日本借助計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)了“先鋒”號(hào)火箭飛機(jī)。戰(zhàn)斗機(jī)大小的“先鋒”號(hào)火箭飛機(jī)長(zhǎng)14.2米，高4.31米，翼展7.5米，裝備了2臺(tái)美國(guó)普·惠公司的F100噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)，一臺(tái)煤油/氧燃料的RD-120火箭發(fā)動(dòng)機(jī)。
　　日本宇航專家為“先鋒”設(shè)計(jì)了一套完美的發(fā)射衛(wèi)星等有效載荷的方案?！跋蠕h”利用噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)起飛，爬升到9.1千米高度。飛機(jī)啟動(dòng)火箭發(fā)動(dòng)機(jī)，以12馬赫的速度爬升到海拔約128千米。這時(shí)，飛機(jī)已在大氣層外，可以打開有效載荷艙門，釋放出一個(gè)小的固體燃料火箭上面級(jí)。它將有效載荷送入預(yù)定軌道。有效載荷艙門關(guān)閉后，“先鋒”飛機(jī)重新進(jìn)入大氣層。飛機(jī)重新啟動(dòng)噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)，減速到亞聲速速度。“先鋒”空天飛機(jī)到一般的機(jī)場(chǎng)降落。
　　日本“希望”號(hào)
　　早在1990年代，日本就開始試驗(yàn)航天飛機(jī)和空天飛機(jī)技術(shù)。日本將第一種空天飛機(jī)命名為“希望”號(hào)。1987年，日本宇宙開發(fā)事業(yè)團(tuán)就開始研究3種類型的熱防護(hù)材料。熱防護(hù)材料是保護(hù)空天飛機(jī)再入大氣層時(shí)，避免因空氣動(dòng)力而產(chǎn)生的熱損傷，確保重復(fù)使用。
　　日本宇宙開發(fā)委員會(huì)要求“希望”號(hào)空天飛機(jī)的奮斗目標(biāo)為2015年前完成試飛。不載人空天飛機(jī)“希望”號(hào)將由“H-2”運(yùn)載火箭發(fā)射升空。日本宇宙開發(fā)事業(yè)團(tuán)已經(jīng)做好最后的地面測(cè)試工作。如果日本“意外”的宣布空天飛機(jī)試驗(yàn)成功，一點(diǎn)也不需要“意外”。
　　美國(guó)“山貓”號(hào)
　　“山貓”號(hào)是由一家叫做XCOR公司的私人空天飛機(jī)研發(fā)機(jī)構(gòu)研制的，自2005年開始，這家公司花了3年時(shí)間研制了“山貓”號(hào)亞軌道飛行器。
　　“山貓”體型嬌小，長(zhǎng)約9米，寬約7.5米，采用折疊三角翼，大約相當(dāng)于一架小型私人飛機(jī)的大小，有兩個(gè)座位，可搭載一位飛行員和一位乘客進(jìn)入亞軌道飛行?！吧截垺眱?nèi)部有效載荷為120千克；外部背式吊艙650千克，大到足以容納發(fā)射衛(wèi)星或多個(gè)納米衛(wèi)星送入近地軌道。
　　它的4臺(tái)火箭發(fā)動(dòng)機(jī)，采用液氧和煤油，每臺(tái)可以產(chǎn)生13000千牛的推力，這些發(fā)動(dòng)機(jī)全部可重復(fù)使用、燃燒完全、無(wú)毒的火箭推進(jìn)系統(tǒng)，極少釋放固體燃料或混合火箭發(fā)動(dòng)機(jī)才有的微粒，盡量減少對(duì)環(huán)境的影響。“山貓”的表面是一層不可燃的復(fù)合材料熱塑性氟樹脂，具有極低的熱膨脹系數(shù)和內(nèi)在的微裂紋阻力。
　　“山貓”小巧玲瓏，在一般機(jī)場(chǎng)起降，起飛到降落僅半小時(shí)，每天可多次飛行。人們飛到100多千米的太空，體驗(yàn)失重、看到天上的星星和底下的地球及其大氣層。當(dāng)“山貓”進(jìn)入太空，可體驗(yàn)短短3分鐘的太空失重?！吧截垺钡穆糜钨M(fèi)很低，據(jù)稱只要10萬(wàn)美元。
　　從2014年1月開始，“山貓”預(yù)計(jì)將從加勒比島國(guó)庫(kù)拉索一個(gè)新的航天發(fā)射場(chǎng)飛行，進(jìn)行亞軌道太空旅游和科研任務(wù)。私人航天夢(mèng)想的道路已經(jīng)開通。
　　蘇聯(lián)“極地”（Polyus）號(hào)
　　為了整垮蘇聯(lián)，美國(guó)制定了“星球大戰(zhàn)”計(jì)劃。蘇聯(lián)也有自己的“星球大戰(zhàn)”計(jì)劃。早在1958年～1962年間，美國(guó)在太平洋約翰斯頓環(huán)礁哈塔克島、太平洋約翰遜環(huán)礁多米尼克島、南大西洋阿古斯島進(jìn)行過14次高空核試驗(yàn)，最大當(dāng)量3.8百萬(wàn)噸，最大高度540千米，10次成功，4次失敗。1961年～1962年間，蘇聯(lián)在卡普斯京亞爾航天中心進(jìn)行過7次高空核爆炸試驗(yàn)，最大當(dāng)量300千噸，最大高度300千米。蘇聯(lián)的7座“禮炮”號(hào)空間站中的3座被蘇聯(lián)國(guó)防部命名為“鉆石”號(hào)軍事空間站，已經(jīng)進(jìn)行了空間武器實(shí)驗(yàn)，領(lǐng)先于美國(guó)。
　　1970年代中期，蘇聯(lián)能源運(yùn)載火箭公司獲得政府的命令，開始研究天基打擊武器。蘇聯(lián)國(guó)防部決定先制定一個(gè)有效的反衛(wèi)星武器。畢竟，一顆反衛(wèi)星衛(wèi)星比定位、攔截和摧毀洲際彈道導(dǎo)彈容易得多。由于研發(fā)攔截洲際彈道導(dǎo)彈的難度非常高，項(xiàng)目的目標(biāo)轉(zhuǎn)向激光反衛(wèi)星武器。
　　蘇聯(lián)開始發(fā)展所謂的“反衛(wèi)星”系統(tǒng)，目標(biāo)是摧毀美國(guó)未來(lái)軍事衛(wèi)星，從而剝奪了美國(guó)國(guó)防部核導(dǎo)彈的威懾。根據(jù)蘇聯(lián)軍事學(xué)說(shuō)，洲際彈道導(dǎo)彈非常需要各種軍事衛(wèi)星的支持，衛(wèi)星沒了看你往哪兒飛。這些是蘇聯(lián)的“撒手锏”，提供了所謂的“預(yù)期的報(bào)復(fù)”。一旦美國(guó)洲際彈道導(dǎo)彈成了睜眼瞎，蘇聯(lián)的彈道導(dǎo)彈開始打擊敵人的領(lǐng)土。
　　蘇聯(lián)一直在發(fā)展攔截衛(wèi)星。到1980年代初，能源公司已經(jīng)提出了兩個(gè)項(xiàng)目方案：一種稱為Skif，俄語(yǔ)的名字很好聽：“一葉扁舟”。它是裝備激光武器的衛(wèi)星：一種稱為Kaskad，是裝備導(dǎo)彈的衛(wèi)星，目標(biāo)都是攔截衛(wèi)星。Skif衛(wèi)星將覆蓋低軌道目標(biāo)，用激光攔截、消滅衛(wèi)星：Kaskad衛(wèi)星主要用導(dǎo)彈打擊地球同步軌道的目標(biāo)衛(wèi)星。
　　在冷戰(zhàn)中，在太空競(jìng)賽中，蘇聯(lián)一直處于主動(dòng)和強(qiáng)勢(shì)地位。當(dāng)美國(guó)刺探到蘇聯(lián)研發(fā)新型的太空武器。1983年，美國(guó)公告了從政治和財(cái)政上進(jìn)一步支持衛(wèi)星攔截方案。在核攻擊的情況下，美國(guó)激光攔截衛(wèi)星將大規(guī)模消滅蘇聯(lián)洲際彈道導(dǎo)彈，進(jìn)行先發(fā)制人的打擊報(bào)復(fù)。造導(dǎo)彈如同造香腸的蘇聯(lián)也絕不示弱，蘇聯(lián)版“星球大戰(zhàn)”計(jì)劃也包括一系列太空武器.其中就包括“極地”號(hào)。
　　按最初的計(jì)劃，“極地”號(hào)裝有衛(wèi)星致盲激光武器、雷達(dá)瞄準(zhǔn)系統(tǒng)和數(shù)目不詳?shù)淖有l(wèi)星校準(zhǔn)系統(tǒng)，還有釋放到電離層中的可展開的目標(biāo)跟蹤器、一個(gè)“skif-DM”激光器等。
　　“極地”號(hào)反衛(wèi)星系統(tǒng)是一種軌道武器試驗(yàn)平臺(tái)，它的任務(wù)是試驗(yàn)激光摧毀衛(wèi)星，也可以發(fā)射試驗(yàn)的目標(biāo)，以驗(yàn)證火控系統(tǒng)。為了威懾美國(guó)和北約，蘇聯(lián)并沒有將“極地”號(hào)稱為“試驗(yàn)平臺(tái)”，而是稱作反衛(wèi)星武器?！皹O地”號(hào)為黑色圓柱形，由服務(wù)艙和武器艙2個(gè)艙段組成，長(zhǎng)37米，直徑4.1米，重量80余噸。
　　“極地”號(hào)服務(wù)艙裝載飛行控制系統(tǒng)、綜合管理系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、遙感控制系統(tǒng)、熱控系統(tǒng)、電源系統(tǒng)、整流罩分離系、天線系統(tǒng)、科學(xué)實(shí)驗(yàn)控制系統(tǒng)。所有設(shè)備和系統(tǒng)放置在一個(gè)耐真空的密封的儀器服務(wù)艙。當(dāng)“極地”號(hào)進(jìn)入軌道后，外側(cè)的太陽(yáng)能電池板自動(dòng)打開，提供電力。武器艙主要用于配置激光武器系統(tǒng)，艙內(nèi)有二氧化碳儲(chǔ)罐，2臺(tái)渦輪壓縮機(jī)，艙外配有旋轉(zhuǎn)激光炮塔。龐大的二氧化碳激光武器沒有后坐力。零力矩排氣系統(tǒng)的開發(fā)就是為了這一目的。
　　“極地”號(hào)的核心武器是由禮炮設(shè)計(jì)局研制的二氧化碳激光器——“短劍”?！岸虅Α笔且环N波長(zhǎng)為1.06納米的紅外激光器，具備較高的輸出功率，激光光束具有良好的穿透力。“短劍”的激光擁有超自然的威力，不破壞或摧毀敵方的航天器。激光器導(dǎo)致傳感器等光學(xué)器件報(bào)廢。“短劍”在地球上使用的是無(wú)效的。在太空中，由于“短劍”行動(dòng)的真空半徑大大提高，可以很容易地被用來(lái)作為進(jìn)攻取其。如果衛(wèi)星的光學(xué)傳感器故障后，就等于宣布敵方衛(wèi)星死亡。為了增加“短劍”的空間攻擊有效性，已經(jīng)開發(fā)出一種特殊的望遠(yuǎn)鏡。
　　由于技術(shù)和功能，“極地”號(hào)激光器體積很大，能量轉(zhuǎn)換效率低，發(fā)熱量高等缺點(diǎn)。禮炮設(shè)計(jì)局最初選用的激光器功率為2兆瓦，終因體積和重量原因不得不改用功率為1兆瓦的小型激光器。據(jù)說(shuō)，激光器在“伊爾-76”運(yùn)輸機(jī)上只試驗(yàn)過一次。為了響應(yīng)蘇聯(lián)政府的政治任務(wù)，就直接裝入“極地”號(hào)。
　　蘇聯(lián)Astrofizika設(shè)計(jì)局和“禮炮”設(shè)計(jì)局，在“禮炮”空間站的基礎(chǔ)上開始發(fā)展自己的軌道武器平臺(tái)。Skif衛(wèi)星也稱為“極地”號(hào)反衛(wèi)星核雷，由“禮炮”設(shè)計(jì)局首席設(shè)計(jì)師尤里·科爾尼洛夫設(shè)計(jì)?！皹O地”號(hào)選擇1兆瓦的二氧化碳激光武器，由“伊爾-76戰(zhàn)斗飛行”激光實(shí)驗(yàn)室制造。能源火箭公司介紹，“能源”號(hào)火箭有約100噸進(jìn)入軌道的能力，完全允許容納80噸激光武器的重量。
　　由于“極地”號(hào)實(shí)在是太重了，因此只能采用蘇聯(lián)最強(qiáng)大的運(yùn)載火箭——“能源”號(hào)來(lái)發(fā)射。作為運(yùn)載工具，“能源”號(hào)進(jìn)行模塊化設(shè)計(jì)，可發(fā)射大型宇宙飛船、航天飛機(jī)，也可用于發(fā)射太空武器。
　　“能源”號(hào)運(yùn)載火箭由一枚芯級(jí)火箭和4枚助推火箭組成，最大寬度8米，有20臺(tái)動(dòng)力推進(jìn)、控制方向和穩(wěn)定姿態(tài)的發(fā)動(dòng)機(jī)，以及燃料箱、管道和閥門等。推進(jìn)劑為液氫/液氧。“能源”號(hào)芯級(jí)火箭長(zhǎng)約60米，直徑4米，總質(zhì)量2400噸，不含推進(jìn)劑重量400噸，起飛推力3500噸。助推火箭長(zhǎng)32米，直徑2米，重量365噸，不含推進(jìn)劑重量25噸，由4臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)成。4枚助推火箭共16臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)。助推火箭可以隨發(fā)射任務(wù)的要求而變化，捆綁2枚、4枚、6枚，甚至8枚助推器?！澳茉础碧?hào)能將100有效載荷送上近地軌道，將20噸有效載荷送入地球靜止軌道，將36噸有效載荷送入月球軌道。
　　“能源”號(hào)有3種型號(hào)：“能源-1”、“能源-2”和“凡爾康—大力士”?！胺矤柨怠罅κ俊笔亲畲笠环N，擁有8枚助推火箭，低軌道運(yùn)載能力達(dá)到驚人的175噸，甚至200噸。人類還沒有造出如此大的衛(wèi)星和飛船，“能源”號(hào)運(yùn)載火箭一直沒有機(jī)會(huì)大顯身手，英雄無(wú)用武之地。蘇聯(lián)“能源”公司設(shè)計(jì)這種新的強(qiáng)大的通用火箭.作為一種可重復(fù)使用的運(yùn)載火箭，將航天器進(jìn)入地球軌道?！澳茉础碧?hào)運(yùn)載火箭擁有世界上最強(qiáng)大的推力，擅長(zhǎng)于搭載超重超大的有效載荷?！澳茉础碧?hào)起碼有三種本領(lǐng)：運(yùn)載超大超重衛(wèi)星，運(yùn)載航天飛機(jī)，運(yùn)載重型空間武器。
　　“能源”號(hào)發(fā)射時(shí)，助推級(jí)和芯級(jí)同時(shí)點(diǎn)火，4臺(tái)助推火箭工作完畢后，芯級(jí)火箭加速，能將航天飛機(jī)送到100多千米的亞軌道?！澳茉础碧?hào)航天飛機(jī)靠自身發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力進(jìn)入400千米的低軌道。
　　1987年5月15日，“能源”號(hào)在拜科努爾航天中心搭載“極地”號(hào)首次發(fā)射：1988年11月15日第二次發(fā)射，將蘇聯(lián)的“暴風(fēng)雪”號(hào)航天飛機(jī)成功地送上天?！澳茉础碧?hào)運(yùn)載火箭成為蘇聯(lián)運(yùn)載火箭發(fā)展的一個(gè)新的里程碑。由于經(jīng)濟(jì)狀態(tài)不佳、蘇聯(lián)解體，“能源”號(hào)就再也沒有發(fā)射過。
　　1987年5月11日，蘇聯(lián)總書記米哈伊爾·戈?duì)柊蛦谭蛟L問拜科努爾發(fā)射場(chǎng)，看到龐大的“極地”號(hào)后非常震驚。當(dāng)知道“極地”號(hào)的能力目標(biāo)時(shí)，他要求蘇聯(lián)總理取消發(fā)射，明確禁止威力功能和在軌測(cè)試，擔(dān)心“極地”號(hào)的發(fā)射將挑起蘇美緊張關(guān)系。戈?duì)柊蛦谭驌?dān)心西方國(guó)家會(huì)認(rèn)為這是一個(gè)太空武器的活動(dòng)，并且這種嘗試也違背蘇聯(lián)以前聲明的和平國(guó)家的意圖。
　　但蘇聯(lián)當(dāng)局和國(guó)防部認(rèn)為：發(fā)射“極地”號(hào)符合“和平宇宙”的利益?！皹O地”號(hào)任務(wù)主要是測(cè)試目標(biāo)發(fā)射、雷達(dá)系統(tǒng)測(cè)試和氙氣體云釋放實(shí)驗(yàn)，激光武器本身沒有安裝在“極地”號(hào)上，因此戈?duì)柊蛦谭虻恼温肪€沒有明顯影響“極地”號(hào)的實(shí)驗(yàn)。
　　1987年5月15日，經(jīng)過5個(gè)小時(shí)的延誤后，第一枚也是唯一的一枚“極地”號(hào)從拜科努爾航天中心第250號(hào)發(fā)射臺(tái)發(fā)射升空。按照蘇聯(lián)國(guó)防部的計(jì)劃，將“極地”號(hào)送到280千米，軌道傾角64.6°的圓軌道。
　　火箭發(fā)射后運(yùn)行良好。第460秒后，“能源”號(hào)芯級(jí)火箭與助推火箭分離，“極地”號(hào)進(jìn)入110千米近地太空?！皹O地”號(hào)進(jìn)入發(fā)射第二階段，災(zāi)難性的故障導(dǎo)致失敗?？茖W(xué)家發(fā)現(xiàn)，在發(fā)射568秒后，啟動(dòng)時(shí)序控制邏輯設(shè)備給了一個(gè)命令，火箭分離和拋棄排氣蓋。但是，在火箭設(shè)計(jì)當(dāng)中人們犯一個(gè)錯(cuò)誤：與上述指令相同的一個(gè)指令是用來(lái)打開前面的太陽(yáng)能帆板和操縱分離推進(jìn)器，而這在測(cè)試過程和整體測(cè)試工作中沒有發(fā)現(xiàn)的。于是，芯級(jí)火箭發(fā)動(dòng)機(jī)做了一個(gè)超過預(yù)期的180°大轉(zhuǎn)彎?！皹O地”號(hào)減慢了速度和失去彈道軌跡，運(yùn)行在不正常的目標(biāo)軌道上，最后墜毀在南太平洋上空。這是非常可悲和不幸的事件，由于“能源”運(yùn)載火箭設(shè)計(jì)的錯(cuò)誤，造成不能將“極地”號(hào)送入軌道，并開始復(fù)雜的空翻。
　　按最初的目的，“極地”號(hào)這次發(fā)射科學(xué)和測(cè)試目的，包括地球物理學(xué)和軍事試驗(yàn)，發(fā)射100噸級(jí)航天器的實(shí)驗(yàn)研究等重大科研項(xiàng)目，但由于發(fā)射失敗，蘇聯(lián)評(píng)估報(bào)告表明，超過80%的實(shí)驗(yàn)計(jì)劃失敗。
　　盡管“極地”號(hào)失敗，卻是有史以來(lái)最重的太空武器，至今沒有其他太空器超過；也是發(fā)射進(jìn)入亞軌道飛行最巨大的物體。“極地”號(hào)的失敗為“能源”公司、“暴風(fēng)雪”號(hào)航天飛機(jī)項(xiàng)目的進(jìn)一步發(fā)展提供了經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，但因蘇聯(lián)解體和經(jīng)濟(jì)困難，“極地”號(hào)至今沒有再制造并發(fā)射