空天飞机

航空是飞机的“专利”，飞机只要携带足够的燃料，它就可以在大气层中纵横驰骋，从东半球的中国北京到西半球的美国纽约，只需要 17 至 18 个小时。

航天，则是火箭的“专利”了，因为火箭既带着燃料又带着助燃剂，它不依赖空气，可以到大气层以外自由飞翔。由于大气层外十分接近于真空，因此火箭在飞行时几乎没有任何空气的阻力，飞行速度可以很容易地提高，而且可以长期保持不减速，特别适合于环球航行。但是火箭在降落返回地面

时可就麻烦了，如果让它直接降落下来，非粉身碎骨不可！

航天飞机呢？虽然航天飞机功能齐全，能布放卫星、发射航天器，观天测地，进行材料、药物和生命科学的实验，但也有不尽如人意之处。因为它还是用发射火箭的方式来发射的，然后以轨道器绕轨道运行的方式在空间执行任务，再以飞机的飞行方式降落地面。因此，航天飞机不仅需要大型发射设施，还需要 4000 至 5000 人为发射服务，另外，由于发射准备工作时间很

长，每月最多只能发射 2 次。

有什么办法取飞机和火箭两者之长、补两者之短呢？ 20 世纪 80 年代，开始研制的空天飞机，正是这种新型的飞行器。空天飞机的全称应该是“航空航天飞机”，它是航空技术和航天技术的结合，既可以在飞机场水平起飞和降落，又可以在外层空间远距离地高速滑翔飞。如果让空天飞机运货载客，它只要个把钟头，就可把货物从欧洲运到澳洲，花 2 个小时，就可把乘客从华盛顿送到东京；如果让空天飞机飞出大气层，它也可以把几吨重的人造卫星送上近地轨道。

德国科学家设计的“森格尔”空天飞机，看上去像是一架大飞机背着一架小飞机，大飞机确实是装着航空发动机的巨型飞机，小飞机则是用火箭发动机推进的轨道飞行器。开始，大飞机背着小飞机沿着机场跑道水平起飞、爬高；当达到预定的飞行高度和飞行速度时，大小飞机互相分离，大飞机由驾驶员操纵着返回机场，小飞机就开动火箭发动机继续加速、升空，以高超音速进入外层空间，借助惯性远距离滑行；最后，小飞机返回大气层，滑翔降落到地面机场。

德国人在设计这种“森格尔”空天飞机的时候，英国人则在设计另一种称为“霍托尔”的空天飞机。这种空天飞机采用了航空发动机和火箭发动机两者兼有的新型混合发动机。在低空稠密大气层中飞行时，它像航空发动机那样，吸取大气中的氧气作为助燃剂，与它带的液氢燃料燃烧而产生推力；而在高空，在大气层以外飞行时，就改用机上自带的液氧和液氢，像火箭发动机那样独立地工作。

英国科学家设计的“霍托尔”空天飞机是从 1982 年开始准备的，原计划

1996 年底进行飞行试验，2000 年提供使用，用它来搭载宇航员、运送物资器材、施放回收人造卫星等。

但是，“霍托尔”空天飞机的研制并不一帆风顺，就像历史上许多其他的发明创造一样，它也遇到了许多困难和麻烦。就以它的发射方式来说，就已经作了多次变动。

“霍托尔”空天飞机开始采用地面火箭滑车助飞的方法来使它升空，由于它的起飞重量是着陆重量的 5 倍，如果用起落架滑行起飞，这个起落架必

定又大又粗又笨重；而用火箭滑车起飞，单单起落架一项就可以减轻 5 吨左

右的重量，如果加上其他重量，预计可减重 70 吨左右呢！

火箭滑车有轮式与轨道式之分，“霍托尔”空天飞机原来打算采用结构相对较简单的轮式火箭滑车助飞升空，即采用火箭发动机为动力，沿着专设的轨道运行。但是，由于缺乏研制大型轮式火箭滑车的经验，要确保火箭滑车在 500 多千米的时速下不失控，车轮不离开地面，不产生飘移，能可靠地定向行驶，并能及时纠控，保持稳定，按遥控指令及时释放“霍托尔”空天飞机，所遇到的难度是很大的。因此，英国宇航公司转而考虑用大飞机驮着“霍托尔”空天飞机在空中发射，这样，“霍托尔”空天飞机或许也就像德

国的“森格尔”空天飞机一样了。

使用哪一种大飞机来驮“霍托尔”空天飞机呢？有人建议用“波音 747

—500”型宽体喷气客机，因为这种飞机有较好的性能，美国宇航局也已用同类波音飞机成功地改装成空天飞机的运载母机。但是，“波音 747—500”型宽体喷气客机只能装 211.3 吨物体，“霍托尔”空天飞机只有经过“减肥”，才有可能实现空中发射的目标。也有人建议用“安—225”巨型喷气式运输机来驮“霍托尔”空天飞机，因为它可以装 250 吨物体。

如果“霍托尔”空天飞机直接从地面机场起飞，它会怎样呢？它开始会加速爬升，2 分钟后飞行速度就超过了音速；9 分钟时，飞行速度达到 5 倍的音速，高度迟 26 千米；从此，它由航空发动机转入火箭发动机工作，继续加

速飞行；达到 90 千米高空时，飞行速度达到了 7.9 千米/秒的“第一宇宙速度”，这是任何物体若要摆脱地球引力必须具有的最小速度，这时，指令关闭火箭发动机，空天飞机沿着弹道轨迹依靠惯性飞行，在高度为 300 千米处进入近地空间轨道，继续高速滑行；飞行要结束时，使用机上的轨道机动系统控制飞机减速、下降，并改换姿态，准备返回；进入大气层的时候，“霍托尔”空天飞机抬头挺胸，就像一只斗胜了的大公鸡，迎着大气阻力从天而降；当下降到距离地面 25 千米高空时，改变飞行姿态，转入滑翔飞行，进行着陆准备；最后，它将以 16°的进场角和 88 米/秒的着陆速度飞进机场跑道，减速滑行 1800 米距离以后，便可以平稳地停住了。