飛機(jī)的新用途

沈羨云

說(shuō)起飛機(jī)的用途，每個(gè)人都可以如數(shù)家珍列舉出很多，歸納起來(lái)可以將它們分為國(guó)家航空飛機(jī)和民用航空飛機(jī)兩種。國(guó)家航空飛機(jī)是指軍隊(duì)、警察和海關(guān)等使用的飛機(jī)，民用航空飛機(jī)主要是指民用的客機(jī)、貨機(jī)、客貨兩用機(jī)和直升飛機(jī)?？墒?，對(duì)于飛機(jī)的一個(gè)新用途——發(fā)射衛(wèi)星，知者卻甚少。

最近，美國(guó)國(guó)防高級(jí)研究計(jì)劃局公布了一段利用戰(zhàn)斗機(jī)攜帶的小型火箭發(fā)射衛(wèi)星的視頻。從視頻可以看到，一架機(jī)腹中心攜帶一枚小型二級(jí)火箭的F-15重型戰(zhàn)斗機(jī)升空了。當(dāng)飛機(jī)上升到一定高度后，火箭脫離飛機(jī)，在第一級(jí)火箭的推動(dòng)下，加速上升。 第一級(jí)發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)束工作后分離，脫離火箭組合體。同時(shí)，第二級(jí)火箭的發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)，把小型衛(wèi)星送入近地軌道。這段視頻是美國(guó)國(guó)防先進(jìn)項(xiàng)目研究局為了快速地推進(jìn)他們的飛機(jī)助力發(fā)射系統(tǒng)（ALASA）計(jì)劃而制作的視頻。如果此計(jì)劃能實(shí)現(xiàn)，將會(huì)大大縮減小衛(wèi)星的發(fā)射成本，能夠以100萬(wàn)美元的單次發(fā)射成本將約45千克重的衛(wèi)星發(fā)射到太空，為低成本小型衛(wèi)星的廣泛使用鋪平道路。

飛機(jī)發(fā)射衛(wèi)星有哪些利弊？

衛(wèi)星是通過(guò)發(fā)射上天的，目前有以下3種發(fā)射衛(wèi)星的方式： 多級(jí)火箭發(fā)射、航天飛機(jī)發(fā)射和 飛機(jī)發(fā)射衛(wèi)星。

與火箭和航天飛機(jī)相比，采用飛機(jī)發(fā)射衛(wèi)星有哪些優(yōu)點(diǎn)呢？

第一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是節(jié)約了發(fā)射成本，適合發(fā)射廉價(jià)、小型衛(wèi)星的市場(chǎng)需求。飛機(jī)發(fā)射衛(wèi)星時(shí)，飛機(jī)相當(dāng)于第一級(jí)火箭，這樣節(jié)省了火箭所需的昂貴的液體燃料， 再加上不需要專門發(fā)射基地等其他因素， 大大節(jié)約了發(fā)射的費(fèi)用。例如，如今發(fā)射一枚小型衛(wèi)星需要大約5000萬(wàn)美元，如果用F-15飛機(jī)在超過(guò)1萬(wàn)米高度發(fā)射火箭，發(fā)射一顆小衛(wèi)星只需要100萬(wàn)美元或者更低。

第二個(gè)優(yōu)點(diǎn)是不需要專門的發(fā)射基地。地面發(fā)射需要專門的火箭發(fā)射基地， 在每次發(fā)射時(shí)，還有“ 發(fā)射窗口” 的問(wèn)題， 發(fā)射窗口既與外界條件有關(guān)， 又與航天器的具體任務(wù)有關(guān)， 所以每個(gè)發(fā)射場(chǎng)的發(fā)射衛(wèi)星時(shí)間并不太多，兩次發(fā)射之間有時(shí)會(huì)達(dá)到好幾個(gè)月。用飛機(jī)發(fā)射衛(wèi)星幾乎是隨時(shí)可以“ 整裝待發(fā)”， 基本上不受天氣和衛(wèi)星任務(wù)的影響， 因而有很大的靈活性。

第三個(gè)優(yōu)點(diǎn)是可以大大縮短發(fā)射時(shí)間。飛機(jī)發(fā)射衛(wèi)星采用的是“ 飛馬座” 火箭，它的外形很像飛機(jī)， 它的一對(duì)箭翼大大提高了它的升空力量和穩(wěn)定性，而且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、裝配方便。通常只需6個(gè)技術(shù)人員花兩周時(shí)間就可把火箭與衛(wèi)星裝配就緒，而地面運(yùn)載火箭至少要好幾個(gè)月，這樣這就大大縮短了發(fā)射的準(zhǔn)備時(shí)間，在短時(shí)間里可以連續(xù)發(fā)射衛(wèi)星。

火箭飛機(jī)

第四個(gè)優(yōu)點(diǎn)是對(duì)環(huán)境的污染少。地面發(fā)射火箭的濃濃烈焰、灼熱的高溫、震耳欲聾的呼嘯聲和發(fā)射時(shí)的放射性污染常常會(huì)污染周圍的環(huán)境，也會(huì)給周圍地區(qū)居民帶來(lái)危險(xiǎn)，故發(fā)射場(chǎng)周圍都是無(wú)居民區(qū)。用飛機(jī)發(fā)射火箭基本上沒(méi)有這些弊病。

但是，飛機(jī)發(fā)射衛(wèi)星也有它的局限性。盡管可以采用巨大的飛機(jī)來(lái)運(yùn)載火箭，可與真正的發(fā)射衛(wèi)星的火箭相比是“小巫見(jiàn)大巫”，相差甚遠(yuǎn)。這樣就限制了火箭的承載能力，只能用于中小型衛(wèi)星的發(fā)射， 對(duì)于大型衛(wèi)星或者如高空的靜止軌道衛(wèi)星就力不勝任了。

未來(lái)前景展望

實(shí)際上，將飛機(jī)作為衛(wèi)星發(fā)射平臺(tái)并不是最近才有的技術(shù)。早在20世紀(jì)90年代，已經(jīng)開(kāi)始進(jìn)行飛機(jī)發(fā)射衛(wèi)星的試驗(yàn)了。1990年4月5日，美國(guó)改裝了號(hào)稱“ 空中堡壘”的B-52轟炸機(jī)，將“飛馬座”火箭送至1.3萬(wàn)米高空，然后將其釋放， 5秒鐘后， 火箭下降了近100米。接著，火箭開(kāi)始點(diǎn)火，9分鐘后將一顆重191千克的衛(wèi)星送入高584千米、傾角為94度的極地軌道，獲得首次飛機(jī)發(fā)射衛(wèi)星的成功。

盡管人類在20世紀(jì)已經(jīng)進(jìn)行了飛機(jī)發(fā)射衛(wèi)星的初步試驗(yàn)，但由于種種原因，此技術(shù)沒(méi)有得到進(jìn)一步的發(fā)展。進(jìn)入新世紀(jì)后，小型衛(wèi)星的功能變得越來(lái)越強(qiáng)大，發(fā)射廉價(jià)、小型衛(wèi)星的市場(chǎng)也越來(lái)越大。為了適應(yīng)發(fā)射小衛(wèi)星市場(chǎng)的要求，一些國(guó)家和公司紛紛提出了用飛機(jī)發(fā)射火箭的計(jì)劃。此次美國(guó)國(guó)防先進(jìn)項(xiàng)目研究局推出的飛機(jī)助力發(fā)射系統(tǒng)計(jì)劃僅是其中之一。 此外，著名的微軟公司合作創(chuàng)始人保羅·艾倫與航空航天先驅(qū)伯特·魯坦合作推出一款超級(jí)“火箭飛機(jī)”。 從外形上看，這架“火箭飛機(jī)”的翼展相當(dāng)于一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的足球場(chǎng)的長(zhǎng)度，它也將成為世界上最大的飛機(jī)，不僅可以用于發(fā)射火箭或者將貨物推入近地軌道上，還可以攜帶乘客進(jìn)行高空飛行。為了完成這項(xiàng)不可思議的任務(wù)，超級(jí)“火箭飛機(jī)”裝備了6具用于波音747寬體客機(jī)的引擎，可提供強(qiáng)大的動(dòng)力。這架“火箭飛機(jī)”將于2015年進(jìn)行第一次無(wú)人飛行測(cè)試，在下一個(gè)五年內(nèi)完成載人計(jì)劃。而另一家老牌火箭公司——軌道科學(xué)公司也將研發(fā)類似的方法發(fā)射人造衛(wèi)星。

有專家認(rèn)為，飛機(jī)助力發(fā)射系統(tǒng)作為一種低成本、快速響應(yīng)的發(fā)射技術(shù)，一旦成功，將為小衛(wèi)星的廣泛使用鋪平道路。屆時(shí)，小衛(wèi)星有望像現(xiàn)在的無(wú)人機(jī)那樣，成為廣泛運(yùn)用的民用系統(tǒng)。

【責(zé)任編輯】蒲 ?暉