梦想输给现实的“桑格尔”空天飞机

2019-11-07 01:42
军事文摘·科学少年 2019年8期
关键词:托尔欧洲航天局冲压

20世纪80年代,欧洲航天局在载人航天领域迈出了突破性的一步,通过与美国国家航空航天局合作,欧洲首个可以重复使用的载人航天器“空间实验室”于1983年11月28日成功送入预定轨道,这给了欧洲航天局很大的鼓舞。随后,欧洲航天局规划中的两个先导项目,载人航天器——“赫尔墨斯”航天飞机和“阿里安-5”运载火箭先后投入研制。

1986年初,美国“挑战者号”航天飞机失事,给似乎一片光明的欧洲航天局载人航天计划蒙上了一层阴影。这时,英国人提出的一种可重复使用,能用更便宜的价格将有效载荷送入太空的航天器开始受到重视。这种航天器既能像飞机一样在常规机场起飞和降落,也能像运载火箭那样将有效载荷送入预定轨道,英国人给这种飞行器起名叫“霍托尔”。

虽然,“霍托尔”的概念听起来很炫酷,但想要投入使用还不知道需要多少年。受“霍托尔”启发,严谨务实的德国人想出了一个技术风险低,可以更快实现的方案。它以欧洲正在研制的EHTV 超声速客机为蓝本,研制出一种运载机,驼载由“赫尔墨斯”改进的小型轨道飞行器在大气层内加速飞行,之后达到分离条件后,小型航天飞机再点火继续加速,飞出大气层。

这种两级入轨方案可以最大限度继承已有技术成果,比“霍托尔”更靠谱,比“赫尔墨斯”更便宜,承担研制工作的联邦德国MBB公司给这种两级入轨的空天飞机起名为“桑格尔”。德国人用“桑格尔”为空天飞机命名,也是为纪念空天飞机先驅——奥地利科学家尤金·桑格尔。桑格尔在1936年发表的论文中,阐述了飞行器利用在大气层边缘飞行时的跳跃效应来增加航程,从而实现全球飞行的理论设想。在第二次世界大战中,纳粹德国对桑格尔的理论十分看重,组织开展了利用“桑格尔弹道”飞行的银鸟洲际轰炸机的论证工作,妄图组建可以直接打击美国纽约的轰炸机群。

虽然“银鸟”最终胎死腹中,但在第二次世界大战后,“桑格尔”仍然致力于空天飞机技术的研究,直到1964年去世。计划中的“桑格尔”起飞重量为400吨,第一级的超声速载机重300吨,由6台涡轮-冲压组合发动机驱动,当发动机转为冲压发动机工作状态时,使用液氢作为燃料。第二级航天飞机有两种选择:一种是载人的Horus,可以向空间站运送12名航天员,或2名航天员加上4吨货物;另一种是运货的 Cargus,可以运载15吨货物进入太空。

“桑格尔”研制成功后,可以从欧洲任何一个拥有3千米长跑道的机场起飞,当飞机到达赤道附近后继续加速爬升,在到达36千米高度、6倍声速时,驼载的航天飞机和载机分离,载机掉头返回地面,航天飞机则由自身携带的火箭发动机继续加速爬升,先进入转移轨道,最后从远地点进入预定轨道。

按照MBB公司的计划,“桑格尔”可以在2005年完成首飞,整个计划耗资800亿~1000亿美元,到时欧洲不仅可以获得一种廉价可靠的轨道运载工具,还可以获得1架能用于全球快速运输的商用货机。

虽然“桑格尔”像MBB公司对外宣传的那样,其整体技术难度低,但涡轮-冲压组合发动机和超燃冲压发动机在当时仍然有巨大的技术障碍需要跨越。更重要的是,当时欧洲航天局的重点项目是“哥伦布”轨道舱、“阿里安5号”运载火箭和“赫尔墨斯”航天飞机,因此没有多余的经费投给MBB公司用于研制“桑格尔”,更不用说还有英国的“霍托尔”项目也在争取经费,种种困难都导致了“桑格尔”项目在20世纪 80年代后期进展缓慢。

1990年10月3日,东德和西德重新和平统一后,随着政治风向的转变,“桑格尔”项目愈发困难,MBB公司开始更多地寻求国际合作,试图拉拢意大利、奥地利和比利时加入联合研制;并与苏联取得联系,准备拿出有限的经费来租用苏联的高超声速试验设备,苏联也明确表示对参加该项目很感兴趣。不幸的是,1991年苏联解体后,“桑格尔”因为国际形势的迅猛变化无疾而终。

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