世界最大飛機(jī)Roc：一代人的衛(wèi)星發(fā)射夢(mèng)

劉紓驊

Roc掛載效果圖

4月13日，美國(guó)加州莫哈韋空港的跑道上，一架造型奇特的飛機(jī)緩緩飛向天空，持續(xù)飛行了兩小時(shí)以上。試飛期間，它的最高時(shí)速約為每小時(shí)304千米，最高飛至5182米高空之后順利降落。

這架飛機(jī)的代號(hào)叫“Roc”，由平流層發(fā)射系統(tǒng)（Stratolaunch Systems）公司設(shè)計(jì)制造，本次起飛是它的初次試飛。Roc的成功首飛，宣告了它將取代安-225運(yùn)輸機(jī)，成為世界最大飛機(jī)。

“Roc”一名來(lái)源于波斯及阿拉伯神話。在《一千零一夜》故事中，它被譯為神鷹。神鷹身形巨大，渾身純白，以大象和可吞大象的巨蟒為食，一顆蛋跟一幢房屋差不多大，是媲美神類的存在。

現(xiàn)在，Roc一般翻譯為“大鵬”。Roc翼展117米長(zhǎng)，這個(gè)長(zhǎng)度超過(guò)了標(biāo)準(zhǔn)足球場(chǎng)，更大大超過(guò)安-225運(yùn)輸機(jī)。當(dāng)年，為了運(yùn)輸蘇聯(lián)的“暴風(fēng)雪”號(hào)航天飛機(jī)，安東諾夫設(shè)計(jì)局設(shè)計(jì)研發(fā)了安-225運(yùn)輸機(jī)，它的翼展為88.4米，如今世界上只剩烏克蘭還保存著這根獨(dú)苗。Roc運(yùn)用了大比例的碳纖維復(fù)合材料，雖然最大，但是重量比安-225輕得多。

Roc的機(jī)頭很像猛禽的頭部，又有著天鵝一樣頎長(zhǎng)的項(xiàng)頸，而最吸引眼球的是它的雙機(jī)身設(shè)計(jì)：并列的兩個(gè)機(jī)身加上極長(zhǎng)的機(jī)翼，使Roc像極了一對(duì)比翼雙飛的白天鵝。左右外側(cè)的翅膀，則垂掛著氣勢(shì)雄壯的引擎—各掛有3臺(tái)為波音747設(shè)計(jì)的普惠PW4000渦扇引擎。機(jī)腹起落架上有多達(dá)28個(gè)機(jī)輪。

Roc的這種雙體式設(shè)計(jì)，讓很多不了解飛機(jī)設(shè)計(jì)歷史的人大感驚訝，把Roc稱為“連體神獸”。

設(shè)計(jì)傳承

其實(shí)，雙機(jī)身飛機(jī)的設(shè)計(jì)思路由來(lái)已久。早在二戰(zhàn)時(shí)期，德國(guó)以理查德·沃格特博士（Dr. Vogt）為代表的、有探索精神的航空工程師們，就已經(jīng)在設(shè)計(jì)各種雙機(jī)身飛機(jī)了。

被稱作“邪惡雙胞胎”的Bf-109z，是這種設(shè)計(jì)風(fēng)格的代表。該款機(jī)型為了追求更強(qiáng)大的火力和堅(jiān)固性等優(yōu)點(diǎn)，把兩架Bf-109f拼在一起，以現(xiàn)在的眼光看有點(diǎn)過(guò)時(shí)和浪費(fèi)，但在當(dāng)時(shí)受到了軍方的青睞。不過(guò)，雖然成功生產(chǎn)了原型機(jī)，卻因遭到空襲被毀，Bf-109z終究沒(méi)能參與實(shí)戰(zhàn)。

在二戰(zhàn)中，德軍的Fw-189戰(zhàn)術(shù)偵察機(jī)，算是最成功的雙機(jī)身飛機(jī)，總共生產(chǎn)了800多架，據(jù)說(shuō)受到了所投入戰(zhàn)斗地區(qū)的東線將士的廣泛好評(píng)。其余還有BvP-194、Bv-141、P-111等造型更為吊詭的“不對(duì)稱”雙機(jī)身飛機(jī)被設(shè)計(jì)出來(lái)，二戰(zhàn)的結(jié)束才讓這股清奇的風(fēng)氣為之一剎。

導(dǎo)彈時(shí)代開(kāi)啟后，這種戰(zhàn)斗用的雙機(jī)身設(shè)計(jì)，已經(jīng)成為較為雞肋的存在。在追求極限速度和隱蔽的天空上，軍用飛機(jī)的標(biāo)配都是單機(jī)身，反而是一些民用飛機(jī)設(shè)計(jì)師接過(guò)了沃格特博士的接力棒，開(kāi)始開(kāi)發(fā)雙機(jī)身飛機(jī)的性能潛力。其中就有美國(guó)航空設(shè)計(jì)奇才伯特·魯坦（Burt Rutan）設(shè)計(jì)的202 Boomerang回旋鏢飛機(jī)。這架在造型上逼死強(qiáng)迫癥的“不對(duì)稱”民用客機(jī)雖然小眾，但只要在機(jī)群里多看過(guò)它一眼，就很難忘記它的存在了。

幕后英雄

作為民用航空業(yè)的傳奇人物，伯特·魯坦在媒體前的曝光率并不算高。他生于1943年，16歲就已學(xué)習(xí)飛行，于1965年獲得加州州立理工大學(xué)的航空航天工程學(xué)士學(xué)位，同年加入了美國(guó)空軍愛(ài)德華茲基地，7年后加入了貝德飛機(jī)公司，任測(cè)試中心主任。

經(jīng)過(guò)幾年的歷練之后，魯坦于1974年創(chuàng)業(yè)，成立了魯坦飛機(jī)廠，開(kāi)始自行設(shè)計(jì)飛機(jī)。魯坦飛機(jī)廠設(shè)計(jì)制造了多款可供家庭組裝的小型飛機(jī)，開(kāi)拓了私人輕型飛機(jī)市場(chǎng)。飛機(jī)廠時(shí)代的后期，魯坦的設(shè)計(jì)思路和理念漸漸變得超前，代表作就是“旅行者”號(hào)飛機(jī)。

1986年12月14日，“旅行者”號(hào)飛機(jī)起飛于美國(guó)愛(ài)德華茲空軍基地，9天后降落。其間，“旅行者”號(hào)中途不著陸、不加油地飛行了40471千米，環(huán)繞地球一周，創(chuàng)造了中途不加燃料長(zhǎng)途飛行等多項(xiàng)世界紀(jì)錄。

“旅行者”號(hào)主要由復(fù)合材料構(gòu)成，采用H型布局，翼展為33.77米，平均時(shí)速為196.51千米。它的機(jī)身極輕，裝載的燃油可達(dá)4056千克，而自重只有843千克而已。完成環(huán)球航行后，“旅行者”號(hào)飛機(jī)被美國(guó)國(guó)家航空航天博物館永久收藏展覽。

保羅·艾倫和伯特·魯坦進(jìn)行了史詩(shī)性合作，成立了平流層發(fā)射系統(tǒng)公司。

Bv-141飛機(jī)

Roc身后還有另一個(gè)人，保羅·艾倫。

保羅·艾倫生于1953年，比魯坦小10歲。他從小就對(duì)計(jì)算機(jī)、科幻作品和前沿科學(xué)表現(xiàn)出濃厚興趣。身為華盛頓大學(xué)圖書(shū)館管理員的父親，也給他的興趣提供了得天獨(dú)厚的條件。艾倫的房間里堆滿了科幻小說(shuō)和關(guān)于太空的書(shū)籍，他當(dāng)時(shí)的夢(mèng)想是成為一名宇航員。雖然這個(gè)夢(mèng)想由于看書(shū)太多導(dǎo)致的近視而過(guò)早破滅了，但這些養(yǎng)料滋養(yǎng)了艾倫心中的種子。

如果一切順利，Roc有望在2020年發(fā)射第一顆衛(wèi)星。

中學(xué)時(shí)，艾倫在計(jì)算機(jī)房遇到了一個(gè)小他兩屆、在計(jì)算機(jī)方面也極有研究的學(xué)弟，兩個(gè)人一見(jiàn)如故，成了最好的朋友和合作伙伴。艾倫剛上大學(xué)一年級(jí)、他的學(xué)弟只有八年級(jí)的時(shí)候，兩人已經(jīng)成立了他們的第一家公司，并且開(kāi)始承攬業(yè)務(wù)。他把學(xué)弟一手帶進(jìn)了當(dāng)時(shí)方興未艾的軟件行業(yè)。

二人的早期合作一直由于政策、學(xué)業(yè)等原因磕磕絆絆，不太順利。終于在1975年，艾倫又拉到了一筆生意，學(xué)弟放棄了哈佛的學(xué)業(yè)，跟艾倫一起成立了他們的第三家公司。這家一直運(yùn)作至今的公司叫微軟公司，這位學(xué)弟的名字就是比爾·蓋茨。

由于身體原因，艾倫于2001年離開(kāi)了微軟董事會(huì)。坐擁微軟大量股票的他，成為了排名世界前列的富豪。身體痊愈后，他經(jīng)常一擲千金，廣泛投資，比如投資了NBA的波特蘭開(kāi)拓者隊(duì)，以及NFL的西雅圖海鷹隊(duì)，定制了“章魚(yú)”號(hào)豪華游艇，斥巨資建造了西雅圖音樂(lè)中心等。

在追尋年少的夢(mèng)想方面，艾倫更是不遺余力。他小時(shí)候最鐘愛(ài)海因萊因的著作《伽利略火箭》。他不光捐款千萬(wàn)美元建造以他命名的射電望遠(yuǎn)鏡陣，更在2004年建造了世界首座“科幻博物館”。他也曾豪擲1億美元，建立艾倫大腦研究所，為人類的未來(lái)科研奠定新的基石。

2011年，保羅·艾倫和伯特·魯坦進(jìn)行了史詩(shī)性合作，成立了平流層發(fā)射系統(tǒng)公司。公司成立的初衷是：尋找更廉價(jià)、更可靠的進(jìn)入太空的方式。Roc就是在那時(shí)候得以立項(xiàng)。據(jù)悉，不久前成功回收獵鷹系列運(yùn)載火箭的SpaceX公司以及特斯拉公司的CEO埃隆·馬斯克，也在此項(xiàng)目中有投資。

沖上云霄

Roc名義上是運(yùn)輸機(jī)，但它承載的是一代人的衛(wèi)星發(fā)射夢(mèng)。就像“白騎士一號(hào)”是“太空船一號(hào)”的搭載平臺(tái)一樣，Roc也是為了擔(dān)任中小型衛(wèi)星發(fā)射裝置的搭載平臺(tái)而設(shè)計(jì)的。

Roc機(jī)翼內(nèi)側(cè)的中心有一個(gè)巨大的掛點(diǎn)，可以加掛圓錐狀的衛(wèi)星發(fā)射裝置。兩個(gè)機(jī)身上的駕駛室，分別操縱飛機(jī)以及發(fā)射火箭—比如發(fā)射軌道科學(xué)公司的“飛馬座XL”火箭，甚至是像“太空船一號(hào)”那樣的載人航天器。

即將試飛的Roc

太空船一號(hào)和白騎士一號(hào)

相對(duì)于地面發(fā)射系統(tǒng)，空中平臺(tái)發(fā)射有著天然的優(yōu)勢(shì)。從地面垂直發(fā)射火箭，不但火箭燃料等成本耗費(fèi)巨大，選擇地點(diǎn)苛刻，也非常依賴良好的天氣條件?？罩衅脚_(tái)發(fā)射就“灑脫”得多。早在1993年，巴西就在大西洋上空，用B-52飛機(jī)發(fā)射了該國(guó)第一顆人造衛(wèi)星。

美國(guó)在20世紀(jì)中后期研制了“飛馬座”運(yùn)載火箭，以B-52重型轟炸機(jī)作為第一級(jí)發(fā)射載體。該飛機(jī)的機(jī)翼下，懸掛著長(zhǎng)15米、重18噸的“飛馬座”火箭，衛(wèi)星置于火箭頂端。B-52先飛抵1.2萬(wàn)多米的高空，速度約為1000千米/小時(shí)，然后拋離火箭。5秒鐘后，火箭推進(jìn)器點(diǎn)火燃燒。等到推進(jìn)器燃料燃盡，衛(wèi)星就進(jìn)入了軌道。B-52搭載“飛馬座”項(xiàng)目的發(fā)射成本，大概是從地面發(fā)射的1/3，而民間發(fā)射的成本一般更小。

Roc這樣的民用飛機(jī)，可以輕松在各個(gè)機(jī)場(chǎng)起降，裝載最重可達(dá)250噸的發(fā)射物之后升空，把標(biāo)的送入目標(biāo)軌道。它對(duì)天氣的依賴相對(duì)較少，也可以節(jié)省燃料、多級(jí)推進(jìn)器、發(fā)射架等大量成本。如果發(fā)射技術(shù)成熟，Roc會(huì)在輕型衛(wèi)星發(fā)射市場(chǎng)上大大占據(jù)優(yōu)勢(shì)。

試飛成功后，平流層發(fā)射系統(tǒng)公司發(fā)表了聲明：Roc的成功試飛，代表了人類空間事業(yè)的巨大進(jìn)步，本公司此項(xiàng)目的終極目標(biāo)，是讓進(jìn)入太空軌道“如同搭乘商業(yè)航班一樣平?！薄Ｈ绻磺许樌?，Roc有望在2020年發(fā)射第一顆衛(wèi)星。

據(jù)全球市場(chǎng)見(jiàn)解（Global market Insights）消息，預(yù)計(jì)到2024年，商業(yè)衛(wèi)星發(fā)射服務(wù)市場(chǎng)的規(guī)模將達(dá)到70億美元。平流層發(fā)射系統(tǒng)公司要想搶占新興市場(chǎng)的先機(jī)，還需要走很長(zhǎng)的路—多次試飛，接受美國(guó)聯(lián)邦航空管理局（FAA）的各項(xiàng)認(rèn)證和檢查。

遺憾的是，保羅·艾倫已經(jīng)由于病情復(fù)發(fā)，在幾個(gè)月前離開(kāi)了人世。伯特·魯坦也已把接力棒交給同事，過(guò)上了半退休的生活。不過(guò)，先輩取來(lái)的火種，必將在后輩手中閃耀更強(qiáng)烈的光芒，人類的太空探索之旅也將更加方便、便宜。