那些从未发射升空的飞船

2014-11-29 10:02杨孝文
太空探索 2014年8期
关键词:航天飞机阿波罗飞行器

□ 杨孝文

1961年,搭乘“东方”1号载人飞船的尤里·加加林几乎是被扔进太空,后又被重新拖拽回来的。几周后,美国人艾伦·谢泼德步他后尘,搭乘与之类似的原始飞船“自由”7号飞船进入太空。在莱特兄弟的莱特飞行器、亨利·福特的T型车以及是“哈维兰彗星1”型客机之后,这些飞船是第一批用来开创交通新时代——太空旅行时代的交通工具。

与其他交通领域它们的同胞们一样,“东方”1号和“自由”7号飞船激发了大量新设计和新发明,因为世界各地的工程师都在争先恐后想方设法满足这些用来探索宇宙的新机器的一些需求,但是在少数取得成功的飞船之外,还有许多其他设计从未变成现实。

美苏争霸太空

在1957年10月太空时代刚刚拉开帷幕的时候,当苏联的“斯普特尼克” 1号卫星进入轨道时,美国空军(USAF)才开始认为它是类似于科幻小说的设计奇特的飞船的一种选择。他们的初始项目是波音X-20 Dyna-Soar(“动力倍增器”),这是一种可以重复使用的航天飞机,它能容纳一名航天员,可以用来发射升空,再返回地球。然而作为美国空军的一个项目,它与后来的美国航宇局项目并不一样,它并不是为民用探索设计的,它的设计初衷是作为一种军用武器,一种能够以洲际导弹的速度轰炸遥远目标的武器。

虽然正如它的名字所暗示的那样,这种航天飞行器应该可以飞到太空,而且它甚至被认为可进入地球轨道飞行。在那些被秘密挑选出来,被认为可以驾驶该机的航天员中,成功的试飞员是后来的登月第一人尼尔·阿姆斯特朗。但是不久后,美国空军面临一些问题,他们认为没有合适的火箭用来把Dyna-Soar送入轨道,而且它也没有一个明确的目标,因而,1963年12月10日,正如建设工作开始时那样,这个项目被取消。

苏联的“暴风雪”号航天飞机

十多年后,相关研究证明,这一设想为后来研制航天飞机提供了很有价值的理论依据, Dyna-Soar还启发人们提出一些类似的大胆设计。其中一个就是苏联版的航天飞机,它几乎是美国最新的太空探索交通工具的翻版。从1976年开始研制的名叫“暴风雪”号(Buran)的航天飞机,它的设计目的是提供与美国的航天飞机几乎完全一样的能力。

“暴风雪”号在1988年借助“能源”火箭发射升空,完成一次无人飞行,在1993年苏联解体后这个项目被取消前,更可悲的是,2002年这艘仅飞行过一次的飞船因存放它的飞机棚倒塌被砸毁。

美国空军从飞机上发射的出击式航天飞机(ALSV)

艺术概念图显示的是罗克韦尔X-30,它应该是一个定期客船,借助从超音速冲压式喷气发动机获得灵感的一种设计,令其速度达到每小时2.4万千米。它应该长50米,翼展23米。由于技术问题,尤其是以如此惊人的速度飞行如何才能确保机组成员的安全的问题,导致这个项目被取消

美欧也在竞赛

另一项从未完全实施的航天飞机尝试,是美国空军飞机上发射的出击式航天飞机(ALSV)。这种可重复使用的小型航天飞机与现在正在运行的X-37没有太多的不同,它可从世界任何一个地方的上空,从“母机”波音747上发射出去。一个小型推进器将会把它送入轨道,然后飞机上发射的出击式航天飞机将会在地球上的一个飞机场降落,但是这又是一个从未进入生产阶段的设计。

并非只有美国和苏联对这种奇特的太空探索壮举感兴趣,1975年,法国国家航天研究中心设计出名叫“赫尔墨斯”(Hermes)的航天飞机。该中心与欧洲空间局的研发工作从1985年开始,这款航天飞机的设计目的是可以从一枚“阿里安”5号火箭上发射升空。它可携带3名机组成员,而且几乎整架航天飞机都能重复使用,只有尾部的一个小型资源舱除外,它会在重返地球大气层前自动脱落。然而到1992年,由于技术和经费等原因, “赫尔墨斯”计划被束之高阁。

另一项志向远大的项目是罗克韦尔X-30,它是美国想要打造的一种可以进入轨道的单级火箭项目的组成部分,这种航天飞机的所有零部件都能重复使用。它最初起源于20世纪80年代的美国公司——洛克威尔国际公司,其主要目的是把两名机组成员送入太空,并进行科学实验。但是给X-30设定的更高目标是,作为定期客机,在2个小时内把乘客从华盛顿运送到日本东京,里根总统称其为“新东方快车”。这架航天飞机在抵达低地球轨道时,其速度将会加速到声速的25倍。然后向下坠落返回大气层,飞往自己的目标地。然而,由于主要技术问题和预算削减,这个项目最终在中途停了下来。

欧洲空间局的“赫尔墨斯”航天飞机,是迄今为止设计任何类型的飞行器、用来把人类送入太空的一个最有野心的努力

艺术概念图显示的是Kankoh-Maru,它将是一个巨大的载客飞行器,能把乘客送入太空。这个可以进入轨道的单级飞行器应该有24米高,直径18米。由于意识到技术难题,这种日本飞船很快被取消

也许从未进行飞行任务的最具创新意义的就是“火箭核动力发动机”,这种核热火箭发动机有望对未来前往火星的飞行任务产生很大启发

日本的飞船梦

最近的一个革命性飞船梦想是Kankoh-Maru,它是由日本火箭协会在2005年提出的一种概念。这种卵形飞行器设计的初衷是把几十人送入轨道,然后再把他们带回地球。如果它听起来有些荒谬可笑,这是因为它确实不切实际,该局意识到根本无法建造这样一艘飞船后,很快取消了这个项目。

迄今为止,所有这些飞船显然都有很多类似之处,它们都是为了把航天员送入地球轨道,进行长期或者短暂的太空探险活动。但是有一种设计在“阿波罗”时代被构思出来,被寄予厚望,当时多数人都认为美国的探月计划只是深空探索的一个小小的跳板。

核动力发动机的构想

“火箭核动力发动机” (Nerva)是“Nuclear Engine for Rocket Vehicle Application”的首字母缩写,它本身并不是一艘飞船,而是一个承诺能把人类送到月球以外的火星上的发动机。它第一次被证实核热火箭发动机是切实可行的,这种发动机比“阿波罗”号等其他飞船采用的由煤油和液氧燃料提供动力的发动机更高级。

“火箭飞行器用核发动机”与“土星”5号火箭被认为是有可能会在20世纪70年代进行载人月球任务最理想的组合。然而尼克松政府改变了这一切,由于“阿波罗”任务很难得到支持(稍后的3项任务“阿波罗”18号、“阿波罗”19号和“阿波罗”20号任务被取消),尼克松为了在地球轨道建设一个空间站——天空实验室(Skylab),以及最终打造一种可以减少太空探索成本的可重复使用的飞船,他取消了“阿波罗”任务,“土星”5号火箭也就英雄无用武之地,相应地退役了。

“火箭核动力发动机”项目在1972年被迫结束。美国航宇局曾打算在1978年借助该发动机前往火星,并在1981年建设月球基地,但是随着这项计划被取消,所有这些设想均化为乌有。现在由于该局再一次为前往火星的梦想做准备,“火箭核动力发动机”又重见天日。

太空探索需要人类永不停息的努力,虽然有些科研项目和计划超前,却是技术进步不可或缺的储备。

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