太空武器篇

军用航天器

人造卫星有民用和军用的分别。20世纪90年代初的统计，全世界30多年里，已经发射成功的航天器有3824个，其中美苏的军用卫星有2566个。

当然卫星都有寿命，最长的几年，最短的只存在几天。所以同时在天空中的卫星不会有几百个几千个。许多民用卫星和科学卫星，也为一定的军事目的服务。

比如气象卫星、通信卫星，民用和军用是很难划分清楚的。因为研究气候、沟通民间联络用得到它，军事上也一样用得着它。

和平利用宇宙空间同利用宇宙空间为打仗之用，其间不像白和黑的区别那样一清二楚。所以如果把这类卫星加上，世界发射的航天器中，大约3／4是用于军事目的。

各卫星的结构、控制温度、姿态、程序、天线和发射手段大致一样，不同的是卫星的专用系统。卫星的任务不同，设计和装备也就不同。

军事卫星的种类

军事通信卫星，能为陆上基地、海上军舰和空中飞机提供可靠的通信手段，保障指挥顺畅；军事导航卫星，能给水面舰艇和水下潜艇导航，还能为高速飞行的飞机、导弹以及地面部队提供精确的定位数据；军事测地卫星，能够精确地测出各种需要打击的目标的地理位置，提高导弹等武器的命中率；军事气象卫星，提供比较准确的气象数据以提高全球或局部地区的天气预报准确率，为制定作战计划提供依据，等等。

军用卫星中最多的也是最重要的是各种军事侦察卫星。

预警卫星

导弹预警卫星是在人造卫星上天之后，才开始研制的。美国在20世纪60年代初，最先发射预警卫星。这种卫星运行在宇宙之中，不停地盯住在不断变化的地球。

卫星上的红外探测器，对导弹喷焰特别敏感，它能在千里之外遥“看”导弹的发射，并把核袭击的危险信息及时发回地面防空中心，就可以赢得宝贵的半小时预警时间。

其实，预警卫星发现导弹的原理与地空导弹、空空导弹利用红外线自动追击敌机的原理是相似的。

卫星上的红外探测器，能够探测出导弹喷出的火焰，这是因为在大自然中，一切物体只要温度高于绝对零度（-273℃），都会辐射出肉眼看不见的红外线。

当洲际导弹的发动机燃烧后，由高温气体形成的喷焰将产生强大的红外辐射，卫星上的红外探测器就能在导弹发射后几十秒钟内，向地面站报警。

但是，早期的预警卫星，会把高空云层反射的太阳光当做导弹尾焰的红外辐射，而误认为是一次大规模的核袭击。美国就发生过这样的事，令当时的美国惊恐万分。

为了避免虚惊，人们在预警卫星上同时配上高分辨率远视镜头的电视摄像机，就在红外探测器探测的导弹喷焰时，立即控制电视摄像机自动地拍摄目标区域的图像，于是地面站的电视屏上以每秒1-2帧的速度，显示出导弹喷焰的运动图像。根据喷焰在不同高度上的不同形状，就可判断是否真有导弹来袭，并可粗略地测出导弹主动段的飞行轨迹。

导弹喷焰辐射的红外线波长，主要在2.7微米左右，因此，卫星上的红外探测器多采用硫化铅探测器阵列。它由约2000个单元器件排列而成，最敏感的波长为2.7微米。当卫星在36000千米高的地球同步轨道上运行时，整修红外探测器阵可“看”到地球表面的40%地区。

自1971年以来，美国部署在大西洋上空的4颗地球同步预警卫星，共探测到全世界1000多次导弹发射，其中包括前苏联的SS-18、SS-19洲际导弹和SS-N-8潜是导弹的发射。

星载红外探测器在导弹发射后90秒钟内，就能探测到导弹，并一直跟踪到导弹发动机熄火为止，所获信息经过中继通信卫星转发，在3分钟内就可传送到地面。

1991年的海湾战争中，美国的预警卫星提供了伊拉克“飞毛腿”弹道导弹的发射信息，为“爱国者”导弹拦截“飞毛腿”作出了巨大的贡献。

巡视千里的预警卫星，对微乎其微的情况都可以侦察到，及时发现地球上的导弹发射，准确发回敌情，降低突然袭击的危险性。

侦察卫星的种类

军用侦察卫星从性能上分有四种。

1、照相侦察卫星。它的设备主要是可见光照相机，其中有用来作普查的全景扫描相机和用来作详查的画幅式相机。卫星拍摄的照片有的密封装人回收舱，直接送回地面冲洗判读，世界上掌握这种技术的国家只有3个。为了防止回收舱落到别人手里，上面会装上自爆装置，规定时间一过就自行炸毁。

另外的一个办法是无线电传输，就是先在卫星上把拍摄的照片自动冲洗出来，然后把目标图像转换成电信号，用无线电波形式发给地面，再还原为目标图像。有的照相侦察卫星上装有电视摄像机，一边对地面目标进行侦察，一边就把信息发送给了地面指挥中心，这就更快更简便了。

2、电子侦察卫星。装备有侦察接收器和磁带记录器，主要用来侦察雷达和军用电台的位置、使用的频率，有时也截取导弹试验时发出的遥测信号，掌握对方战略武器发展情况。

电子侦察卫星比其他电子侦察手段优越和安全，弱点是当地面雷达或电台过多、信号过密过杂，就难以筛选出真正有用的信息，而且容易受假信号的欺骗和干扰。如果地面雷达和电台临时关机，也可以躲过它的侦察。

3、导弹预警卫星。用来戒备导弹袭击。洲际导弹飞得快，弹道高，射程远，发射后30分钟左右便可打到8000~13000公里的目标。

4、海洋监视卫星。专门用来监视水面舰艇和水下潜艇的活动。装有电子侦察设备的这种卫星同电子侦察卫星没有什么区别；装有雷达设备的，可以主动搜索目标，不靠对方发射信号来发现目标。国外正在实验装备红外探测器的海洋监视卫星，设想从几百里高空能侦察到水下60米深的核潜艇。

电子侦察卫星

电子侦察卫星是一种窃听能力很强的卫星。它与照相侦察卫星一样，分普查型和详查型两类，各有各的不同功能。

普查型“窃听能手”，它的作用是对敌方地面进行大面积侦察，测定地面雷达的大致位置，窃听地面雷达的工作频段。

详查型“窃听能手”，它的作用是捕获感兴趣的雷达特性和电台信号的详细情报，用搜索型外差接收机窃听地面的无线电信号。

目前，大部分电子“窃听能手”既能做一般监视，对地面进行普查性窃听工作，又能对地面各种无线电信号进行搜索和窃听，一颗卫星身兼普查和详细两种功能。一般说来，电子侦察卫星上的计算机里贮存所有已知的敌方雷达信息。

卫星一旦探测到新的雷达位置和新的信号，下次经过这一地区上空时，便会自动地对这些特性进行分析，并对新的雷达进行定位，以确定雷达的精确位置。

因此，窃听能手——电子侦察卫星，能无一遗漏地探听清楚地面雷达、无线电台等的位置和信号特征。

海湾战争中，电子侦察卫星为多国部队提供了伊拉克的无线电指挥中心和防空雷达准确位置，从而帮助多国部队彻底摧毁了伊拉克的指挥系统。

电子侦察卫星现在还在迅速发展之中，新型的电子侦察卫星不久后也即将问世。

空天飞机

概述

空天飞机是既能航空又能航天的新型飞行器。它像普通飞机一样起飞，以高超音速在大气层内飞行，在30～100公里高空的飞行速度为12～25倍音速，并直接加速进入地球轨道，成为航天飞行器，返回大气层后，像飞机一样在机场着陆。

在此之前，航空和航天是两个不同的技术领域，由飞机和航天飞行器分别在大气层内、外活动，航空运输系统是重复使用的，航天运载系统一般是不能重复使用的。而空天飞机能够达到完全重复使用和大幅度降低航天运输费用的目的。

历史探索

20世纪60年代初，就有人对空天飞机作过一些探索性试验，当时它被称为“跨大气层飞行器”。由于当时的技术、经济条件相差太远，且应用需求不明确，因而中途夭折；80年代中期，在美国的“阿尔法”号永久性空间站计划的刺激下，一些国家对发展载人航天事业的热情普遍高涨，积极参加“阿尔法”号空间站的建造。

据估计，空间站建成后，为了开发和利用太空资源。向空间站运送人员、物资和器材等任务每年将达到数千次之多。这些任务如果用一次性运载火箭、载人飞船或航天飞机来完成，那么一年的运输费用将达到上百亿美元。为了寻求一种经济的天地往返运或系统，美、英、德、法、日等国纷纷推出了可重复使用的天地往返运输系统方案。

1986年，美国提出研制代号为X-30的完全重复使用的单级水平起阵的“国家航空航天飞机”，其特点是采用组合式超音速燃烧冲压喷气发动机。

英国提出了一种名叫“霍托尔”（或译“霍托克”，意为“水平起落航空航天飞机”）的单级水平起降空天飞机，其特点是采用一种全新的空气液化循环发动机。

90年代，他们又提出了一个技术风险小，开发费用低的新方案。德国则提出两级水平起降空天飞机“桑格尔”，第一级实际上相当于一架超音速运输机，第二级是以火箭发动机为动力的有翼飞行器。两级都能分别水平着陆。法国和日本也提出过自己的空天飞机设想。

80年代末，这股空天飞机热达到高潮。也激起了中国航空航天专家的很大兴趣关键技术

发展空天飞机的主要目的是想降低空天之间的运输费用。其途径归纳起来主要有三条：一是充分利用大气层中的氧，以减少飞行器携带的氧化剂，从面减轻起飞重量；二是整个飞行器全部重复使用，除消耗推进剂外不抛弃任何部件；三是水平起飞，水平降落，简化起飞（发射）和降落（返回）所需的场地设施和操作程序，减少维修费用。

但是，经过几年的研究分析，科学家们发规，过去的估计过于乐观。实际上。上述三条途径知易而行难。需要解决的关键技术难度决非短时间内能突破，这些关键技术有：

新构思的吸气式发动机

因为，空天飞机的飞行范围为从大气层内到大气层外，速度从0到M=25，如此大的跨度和工作环境变化是目前现有的所有单一类型的发动机都不可能胜任的，从而也就使为空天飞机研制全新的发动机成为整个项目的关键。

众所周知，喷气式发动机需要在大气层中吸入空气，无需携带氧化剂，但无法在大气层外工作，且实用速度较小；而火箭发动机自带氧化剂，可以工作在大气层内外，使用速度范围较广，但携带的氧化剂较笨重，比冲小。

目前设想的空天飞机的动力一般为采用超音速燃烧冲压发动机+火箭发动机或涡轮喷气+冲压喷气+火箭发动机的组合动力方式。但超燃冲压发动机的研制上存在相当多的技术问题，而多种发动机的组合方式又使结构变得过于复杂和不可靠。

计算空气动力学分析

航天飞机返回再入大气层的空气动力学问题，曾经耗费了科学家们多年的心血，作了约10万小时的风洞试验。空天飞机的空气动力学问题比航天飞机复杂得多。因为飞机速度变化大，马赫数从0变化到25；飞行高度变化大，从地面到几百公里高的外层空间；返回再入大气层时下行时间长，航天飞机只有十几分钟，空天飞机则为l～2小时。

解决空气动力学问题的基本手段是风洞。目前，就连美国也不具备马赫数可以跨越这样大范围的试验风洞。即使有了风洞还需要作上百万小时的试验，那意味着就是昼夜不停地试验，也需要花费100多年的时间。于是，只能求助于计算机，用计算方法来解决，而对那维尔斯托克斯方程的求解目前尚存在，许多理论上和计算速度上的问题。

发动机和机身一体化设计

当空天飞机以6倍于音速以上的速度在大气层中飞行时，空气阻力将急剧上升，所以其外形必须高度流线化。亚音速飞机常采用的翼吊式发动机已不能使用。需要将发动机与机身合并，以构成高度流线化的整体外形。即让前机身容纳发动机吸人空气的进气道，让后机身容纳发动机排气的喷管。这就叫做“发动机与机身一体化”。

在一体化设计中，最复杂的是要使进气道与排气喷管的几何形状，能随飞行速度的变化而变化，以便调节进气量，使发动机在低速时能产生额定推力，而在高速时又可降低耗油量，还要保证进气道有足够的刚度和耐高温性能，以使它在返回再入大气层的过程中，能经受住高速气流和气动力热的作用，这样才不致发生明显变形，才可多次重复使用。

防热结构与材料

空天飞机需要多次出人大气层，每次都会由于与空气的剧烈摩擦而产生大量气动加热，特别是以高超音速返回再入大气层时，气动加热会使其表面达到极高的温度。机头处温度约为1800℃，机翼和尾翼前缘温度约为1460℃，机身下表面约为980℃，上表面约为760℃。因此，必须有一个重量轻、性能好、能重复使用的防热系统。

空天飞机在起飞上升阶段要经受发动机的冲击力、振动、空气动力等的作用，在返回再入阶段要经受颤振、科振、起落架摆振等的作用。在这种情况下，防热系统既要保持良好的气动外形，又要能长期重复使用，维护方便，所以其技术难度是相当大的。

目前的航天飞机，由于受气动加热的时间短，表面覆盖氧化硅防热瓦即可达到满意的防热效果，但对空天飞机则远远不够。

如果单靠增加防热层厚度来解决问题，则将使重量大大增加，而且防热层还不能被烧坏，否则会影响重复使用。一个较简单的解决办法是在机头、机翼前缘等局部高温区，使用传热效率特别高的吸热管来吸热，以便把热量转移到温度较低的部位。

更好的办法是采用主动式冷却防热系统，也就是把机体结构与防热系统一体化，即把机体结构设计成夹层式或管道式，让推进剂在夹层内或管道内流动，使它吸走空气对结构外表面摩擦所生成的热量。

为了满足空天飞机的防热要求，目前正在研究用快速固化粉末冶金工艺制造纯度很高、质量很轻的耐高温合金。美国已研制出高速固化钛硼合金，它在高温下的强度可达到目前使用的钛合金在室温下的强度，这种合金适宜用来制造机身内层结构骨架。

机头与机翼等温度最高的部位，要求采用碳复合材料，这种复合材料表面有碳化硅涂层，重量轻，耐高温性能好。此外，还需要研究金属基复合材料，例如碳化硅纤维增强的钛复合材料等。这种材料应该兼有碳化硅的耐高温性能，又具有钛合金的高强度特性。

空天飞机技术难度大，所需投资多，研制周期长，所以将来进入全尺寸样机研制，势必也会象空间站那样采取国际合作的方式。

航天飞机与空天飞机

航天飞机，其原意为太空往返航班。美国人在完成阿波罗登月计划后，紧接着实施空间站计划，1973年5月发射了“天空实验室”实验性空间站，并为此研制了航天飞机，作为可重复使用的天地往返运输系统，逐步取代了一次性使用的运载火箭。

在当时的技术条件下，要使整个航天飞机系统都能重复使用，有很大困难。因此，美国将其分为三部分：轨道飞行器可重复使用100次，固体火箭助推器可重复使用20次，外挂燃料箱为一次性使用。

但是，直到198l年4月，航天飞机才试飞成功，而且以后的飞行表明，并没有达到降低运输费用的目的。主要是解决防热、安全等技术问题，并降低发射、维护费用。

除美国外，世界上计划进行航天飞机研制的还有：苏联（俄罗斯）的“暴风雪”号航天飞机，其轨道飞行器可重复使用，它由一次性使用的“能源”号火箭发射，返回时像飞机一样水平着陆；1988年10月，无人驾驶轨道试飞成功后，计划被取消。欧洲航天局的“赫尔墨斯”航天飞机计划，也放慢了步伐。日本计划的“希望”号无人驾驶航天飞机，也只进行了缩比模型试验。

实现空天飞机的技术难度比航天飞机更大，主要是三种动力装置的组合和切换，高强度、耐高温的材料（高速飞行时，其头锥温度可达2760℃，机翼前缘达1930℃，机身下也可达1260℃）和具有人工智能的控制系统等。这些都需要进行大量的研究和技术攻关。

航天飞机普通化与普通飞机航天化

技术难度和资金短缺，使各国的空天飞机计划难有进展。如英国的“霍托”号空天飞机，最终也与德国的“桑格尔”空天飞机一样，先由大型飞机驮至高空，然后从飞机上起飞进入太空。美国也决定重新确定国家空天飞机计划进程，暂不研制X－30验证机，而先研究解决技术问题。

最近一段时间，关于空天飞机试验的消息又不时传来。分为两种情况，一种是纯粹空天飞机试验，如美国国家航空航天局，计划对新研制的极超音速X-43A无人机进行最后一次试飞，以验证其技术性能和指标。这一次试飞的目标，是为检测这种飞机能否在10倍音速的条件下飞行。

另一种是以最先进的普通战斗机进行执行某些航天任务的试验，以使这类普通战斗机带有某种空天飞机的特征。例如，继美国利用L－1011型运载飞机和B－52飞行实验室承载“飞马座”运输航天系统，将重量为347公斤的STEP－1型卫星送上地球轨道。

俄罗斯也计划利用米格－31重型歼击机发射小型卫星，即把米格－31作为向低轨道发射卫星的第一级“可返回式火箭”。米格－31现在可以将8~10吨的火箭携带到20多公里的高度，保证其发射初速达到3000公里/小时。

上述情况反映出一种趋势，不仅存在着航天飞机向普通飞机转换的工业路线，而且也存在着普通飞机向航天飞机转换的工业路线，使高性能军用飞机向着兼具航天功能的方向发展。

这种趋势预示着未来高性能战斗机将具有航天功能，这将是第六代战斗机所要实现的革命性跨越。可多次使用的航天发射载具——空天飞机将是建立外层空间基地的主力军。

空天飞机发展的基本动因

航天飞机普通化与普通飞机航天化的空天飞机研制，其实是航空航天技术、卫星技术发展和航空航天军事竞争的结果，同时也有航天市场需求的牵引作用。

航空航天技术的发展推动空天技术融合。过去，当航天工业中使用的钛合金应用到飞机上时，飞机的强度（包括抗摩擦、抗高温、抗过载负荷等）大增，从而使飞机飞行高度、速度、灵活性和飞行距离都大为提高。

当前，随着航天火箭发动机安全可靠性的增强，以及航天生命维持系统、航天新材料等的日益成熟完善，使飞机可以利用航空航天二元动力方式、航天密闭舱和生命维持系统来制造。美国的极超音速X－43A无人机可以视为一种火箭，而俄罗斯拥有的高度灵活变轨战略导弹，也可以视为一种无人机。

卫星小型化，为高性能飞机作为卫星发射平台、起到第一级“可返回式火箭”的作用奠定了基础。现在，轻型卫星已越来越成为主流，因为电子技术的快速发展，使计算机体积和重量大为减少。

据统计，21世纪初，100~300公斤级卫星的发射数量减少了35%；相比之下，计划发射的1~100公斤级卫星的数量增加了68%；到2010~2015年，重量为1~100公斤的卫星最终将成为主流。同时，由于新技术的快速发展，在轨卫星的使用寿命增加，所需发射的运载火箭数量减少，现有的固定式发射系统从商业角度讲是极不合算的。

换言之，以空天飞机为手段的近地太空航空航天系统，其未来商业潜力十分巨大，可能在10~15年后排挤纯航空系统的地位。

空天飞机的意义

商业价值

随着航天活动规模的扩大，估计在21世纪，仅美国送入轨道的总重量达9万吨，因此，每年的运输量将猛增到数万吨。但是，目前最先进的航天运输工具——美国现在的航天飞机，运送每公斤有效载荷进入地球轨道的费用达11607美元（1986年美元值）。因此，大幅度降低航天运输费用，已成为开展大规模航天活动的关键问题之一空天飞机的运输费用至少可降到目前航天飞机的1／10，甚至可降到1％。

此外，用空天飞机发射、维修和回收卫星，不需要规模庞大、设备复杂的航天发射场和长达一两个月的发射前准备，也不受发射窗口的限制。它完成一次飞行任务后，经一周的维护就能再次起飞，能适应频繁发射的需要，它的投入使用，将使人类可以方便地进入空间，“登天”就不再成为难事了。

提高飞机的飞行速度一直是航空界努力的目标。从50年代起美国就开始探索和研究高超音速飞行，30多年来，时起时落，一直没有取得重大突破。

空天飞机的研制将带来航空技术的新飞跃，将使航空技术从超音速飞行跃入高超音速飞行的时代，无疑，将会进一步推动航空工业的发展。空天飞机作为一种高超音速运输机，具有推进效率高、耗油低、载客（货）量大、飞行时间短等优点，是实现全球范围空运的一种经济而有效的工具。

军事价值

空天飞机还具有重要的军事价值，可作为战略轰炸机、战略侦察机和远程截击机使用，这对进一步发挥战略空军的作用具有重要意义。空天飞机最高时速3万公里，可在海拔200公里的绕地轨道飞行。

美国正开发新型的航空航天飞机，在有人驾驶时，能在常规机场水平起飞和着陆；还可在大气层内飞行，此时飞行马赫数为5，从美国的纽约飞往东京只需2小时；也可作地球大气层外的轨道飞行，此时的飞行速度为25倍音速，仅需90分钟就能绕地球一周。

除作常规的民航机外，它还可代替现有的航天飞机作轨道飞行。据估计，使用高超音速航空航天飞机可使民航机的速度增加6倍，而航天飞行器的发射费用减少90%。

1986年2月，美国总统在国情咨文讲话中，把航空航天飞机称作新的“东方快车”，要求它在本世纪末投入使用。这种航空航天飞机是航空航天技术一体化的体现，能在常规飞机跑道上起飞和着陆，自由方便地往返大气层的一种新型飞行器。

其起飞重量不到第一代航天飞机总重的1/5（约500吨），而运载能力则提高两倍多（达60吨以上），这样就可大幅度降低航天运输费用。

在军事上，这种空天飞机既可作为全球高超音速运输、洲际轰炸和战略侦察，又可作为航天运载工具或太空兵器，有可能成为一般轰炸机、战斗机和导弹所“不可比拟”的攻击和防御力量。

美国拟议中的空天飞机方案主要有两种：一种是拟用作跨太平洋飞行的高超音速运输机，称“东方快车”，能以5～6倍音速在3万米的高度作巡航飞行，只需两小时可从美国杜勒斯机场飞至日本东京；另一种为“跨大气层飞行器”，可作轨道飞行（飞入地球低轨道的速度为25倍音速），也可在次轨道作气动力机动，然后在回升到轨道上以轨道速度航行。

美国从1982年开始实施空天飞机这一长远发展计划，总费用预计为数十亿至200亿美元，由美国国防部和国家航空航天局联合进行技术研究。为了解决在大气层中持续高超音速飞行的问题，1985年以前在氢燃料的空气涡轮冲压发动机和超音速燃烧冲压发动机技术研究方面，已有所突破。

从1986年至1988年，集中进行这类发动机的方案论证工作，并加速发展机体设计、动力装置等关键技术，在1988年后着手研制一架试验样机，于l992年至1995年期间进行飞行试验。它既是一种反应快、费用较低的跨大气层飞行的运输机，也是一种装备有计算机和先进探测设备的侦察飞行器，还可能是一种廉价、灵活并可重复使用的太空发射平台。

在未来太空战中，既可以当作航空兵参加战斗，也可以参加天军行列，出现在太空战场上，与大空“敌人”厮杀。它是比航天飞机更为灵活、战斗力更强的一种大空武器。

当然，在国际军力对比极不平衡的情况下，无论是从效用性、时效性和应用范围来看，还是从制造和使用的成本角度来说，纯粹空天飞机的未来角色，主要还在于战略威慑和执行特殊任务，不可能像普通军用飞机一样批量生产和成建制列装。而具备空天飞机特征的第六代战斗机，则更具有实际意义。因此，就目前而言，不少国家都把注意力放在发展高性能飞机执行航天任务上。

不过，如果科技进一步发达，使用核聚变发动机，一切问题就迎刃而解。

挑战者号航天飞机

概述

美国正式使用的第二架航天飞机。开发初期原本是被作为高拟真结构测试体，因此初期机身代号为STA-099），但在挑战者号完成初期测试任务后，被改装成正式的轨道载具，并于1983年4月4日正式进行任务首航。

命名

美国的航天飞机都是以早期的研究船名作为命名，因此挑战者号的命名由来也不例外，自1870年代航行于大西洋与太平洋上的英国海军研究船挑战者号，除此之外，“挑战者”这名字，也曾经被拿来命名阿波罗17号的登月模组。

挑战者号研究工程

航天飞机本身虽然是一种需要承受极大外力的飞行工具，但它同时也需要尽可能的减轻本身重量，因此几乎整架机身的每一部分，都负担了非常大的结构应力。但考虑到当年的计算机技术有限，工程师们并没有把握光靠软件仿真就能将航天飞机在受到机械负荷与热负荷情况下的表现，计算到非常精准的程度。

除此之外，挑战者号的机翼部分也经过相当程度的改良与强化，这些参考数据全来自它先前所进行的那些实机测试。

最后，在驾驶舱中加装上两具抬头显示器（HUD）之后，挑战者号的改装工程遂告一段落，整架航天飞机的空重为70552公斤，加上主发动机后重79500公斤，比哥伦比亚号航天飞机约轻了1311公斤。挑战者号飞行次数：10次，绕行地球：987圈，在太空中总共停留69天。

挑战者号太空舱是美国航空太空总署旗下正式使用的第二架太空舱。开发初期原本是被作为高拟真结构测试体，但在挑战者号完成了初期的测试任务后，被改装成正式的轨道载具，并于1983年4月4日正式进行任务首航。挑战者号在1972年完工启用时，主要的功能并非实际担负往返地球与外太空之间的轨道运具功能，而是美国的建造计划初期，用来测试机身结构安全性的高拟真结构测试体，由洛克威尔公司制造，在1978年2月4日送抵洛克希德42号工厂，开始进行实际的结构测试。

之所以需要这种测试，是因为太空舱本身虽然是一种需要承受极大外力的飞行工具，但它同时也需要尽可能的减轻本身重量，因此几乎整架机身的每一部分，都负担了非常大的结构应力。但考虑到当年的电脑技术有限，工程师们并没有把握光靠软体模拟就能将太空梭在受到机械负荷与热负荷情况下的表现，计算到非常精准的程度。

为了安全，唯一的解决方法就是用真的太空舱进行测试分析，这也是挑战者号被制造出来的原因。STA-099在一个由256架油压千斤顶所组成的43吨重测试仪中，进行了为期11个月的测试与分析，这些千斤顶能在836个不同的部位上施加荷重。在电脑的控制下，能够逼真的模拟出太空仓在发射、爬升、绕行轨道、重返大气层与降落时所受到的各种力量，其中，太空梭主引擎启动时的庞大推力是由三具一百万磅（约450公吨）推力的液压汽缸来模拟。

在洛克威尔公司当初获得的那纸26亿美元合约中，该公司需负责制造一对静态测试体，以及两架初期飞行测试载具。

但在1978年达成的一项决议中，决定不将用来作为迫近与降落测试用途的企业号太空舱改装成可以实际使用的的轨道载具，使得真正可以执行任务的轨道载具剩下了哥伦比亚号而已。因此在1979年1月29日时，NASA与洛克威尔补签了一张合约，将挑战者号从测试载具的状态改装成真的可以执行太空任务的轨道载具OV-099。

STA-099在1979年11月7日被送回原制造商洛克威尔，改装工程也从那时开始，要将挑战者号由测试用途改装成任务用途的工程规模比较单纯，但挑战者号然然躲不掉整架被拆解开来再重新组装的命运。

这主要是因为，原本的挑战者号上装置的是一个模拟用的乘客舱，因此工程师得将整个太空舱的前半段机身拆开，才有办法取出模拟舱，放入真正有功能的乘客舱模组。除此之外，挑战者号的机翼部分也经过相当程度的改良与强化，这些参考数据全来自它先前所进行的那些实机测试。

最后，在驾驶舱中加装上两具抬头显示器之後，挑战者号的改装工程遂告一段落，整架太空舱的空重为155,400磅（70,552公斤），加上主引擎后重175,111磅（79,500公斤），较哥伦比亚号约轻了2,889磅（1311公斤）。

抬头显示器进行第十次任务时，于升空过程中突然爆炸坠毁。在实际过程中，挑战者号与另一艘太空梭发现号曾经经过肯尼迪太空中心的改装，以便能够在筹载舱里面载送半人马上节火箭。

配合这点太空舱的筹载舱里需装设额外的管线、通风管与可以监控上节火箭运作的飞行平台，以配合半人马火箭的低温（L02/LH2）推进燃料（大部分的惯性上节火箭（IUS）都是使用固态推进燃料）。

不过，NASA从没有实际进行过用太空舱载运半人马火箭的任务过，而自从挑战者号爆炸坠毁后，有关当局就决定中止这种危险的尝试，毕竟在筹载舱里放了一具装满高爆燃料的火箭，所冒的风险实在太大。

奋进号航天飞机

概述

奋进号航天飞机是美国国家航空航天局肯尼迪太空中心旗下，第五架实际执行太空飞行任务也是最新的一架航天飞机。首次飞行是在1992年5月7日，负责的任务中有不小比例是作为国际太空站计划的支援。

正式编号绕地机载具105号的奋进号是美国一系列航天飞机之中首架以公开征名竞赛的方式由美国的中小学生决定命名的航天飞机，并由乔治•赫伯特•沃克•布什总统在1989年时正式宣布其命名。

如同美国历架航天飞机的命名原则，奋进号的名字也是源自一艘早年的研究调查船，著名英国探险家詹姆斯•库克船长在1768年第一次远征时所搭乘的一艘368吨等级的三桅帆船奋进号。

“奋进”号是美国宇航局最新建造的一家航天飞机轨道飞行器。它是由美国宇航局于1991年建造，用来替代1986年在爆炸中被毁坏的“挑战者”号。

“奋进”号是以18世纪英国探险家詹姆斯•库克的考察船的名字命名的。“奋进”号高36.6米，宽23.4米，重71吨，造价超过20亿美元。它是美国宇航局建造的四架航天飞机之一，也是还在使用当中的航天飞机之一。其它两架分别是“发现”号和“亚特兰蒂斯”号。

结构特点

从某个角度来说，奋进号是一艘“拼装航天飞机”，它是以发现号和亚特兰蒂斯号的建造合约中一批同时生产的备用结构零件为基础，额外组装出来以便取代挑战者号意外坠毁后留下来的任务空缺。不过，这样的拼装法并不代表奋进号的表现就会逊色一截，事实上因为是最后才开始建造，奋进号在建造过程中汲取了许多前辈们的教训，拥有更多新开发的硬件装备。

而大部分新一代的航天飞机仪器设备都是在奋进号上率先采用之后，才在稍后趁着停飞维修的期间，改装追加到其他几架航天飞机上。

改良重点

1、一具直径40呎的新型减速伞，能够缩短航天飞机落地后的减速滑行距离约1,000呎（近300公尺），而成为2,000呎的滑行总长。

2、一些配合延伸绕行期限改装所需的管线与电路连结，因而能够将航天飞机绕地球运行的任务期限延长到28天。

3、升级版的航电系统，包括较先进的通用任务计算机，改良的惯性量测单元，策略性飞行导航系统，强化版的主任务控制器，多路转换器/多路分解器，固态跟星仪，与一套改良过的鼻轮转向机构。

4、一套改良版的辅助动力系统，后者是用来提供航天飞机液压系统所需的动力STS-118飞行任务

与前几架航天飞机的不同之处

“奋进”号航天飞机除了电子设备有所改进之外，在尾部还增加了一个减速伞，可以缩小着陆后在跑道上滑行的距离。

装配

国际空间站第三个桁架部件的装配。这个重4010磅（1820公斤）构架组件将安装在或际空间站桁架的右侧。这一新组件的名称是S5。

由于这个组件距离一些重要电子元件的距离非常小，有的地方甚至小于两英尺，因此，每个任务组成员都将参与到装配工作中来。他们各司其职，有的负责操纵机器臂，有的负责安装，有的负责从内部协助，还有的负责观测和协调整个工作进程。

补给

在未来12到15个月间，这将是最后一次专门的飞船物品补给。此外，俄罗斯进步号货运飞船和欧盟ATV将会向空间站运送补给。补给主要包括太空服装、食物和飞船的燃料。

修复

修复工作被认为是整个任务中最困难的一项工作。空间站内一个控制运转的陀螺仪在去年10月出了问题，这个陀螺仪的用途本是控制空间站的转向，出问题后陀螺仪不得不关闭。STS-118的工作人员将在这一期任务中更换这个陀螺仪。为了这一项任务，全体机组成员培训了将近一年的时间。

STS-114成员也曾经在2005年更换过一个坏掉的陀螺仪，机组成员可以从他们那期总结相关经验。

STS-118是一项为期11天的任务，其中包括3次太空行走。但由于空间站一项重大的进步，奋进号将能首次使用来自空间站的供电系统。因此，一旦这项空间站电力转换系统激活并投入使用，机组成员将可以在空间站多留3天，并增加一次太空行走。

军事飞艇

概述

飞宇M6-2000军事飞艇，该型飞艇是中国人完全拥有自主知识产权的水滴软式飞艇，它采用了国际上现有的新技术、新设备、新材料和新工艺，2001年9月试飞成功，经过民航局适航部门的认真审查，目前已经取得了型号设计批准书（TDA）和适航证，2002年被评为中国新技术转化A级项目。

主要技术数据

艇长20米气囊容积260立方米

最大直径5米副气囊容积比25%

长径比4静升力280公斤

吊舱长2.1米

吊舱宽1.8米

吊舱高（不含起落架）1.2米

最大载重220公斤

最大航程500公里

最大使用高度3,000米

最大使用限制速度（Vmo）115公里/小时（IAS）最大爬升率10米/秒最大设计俯冲速度（VD）115公里/小时（IAS）最大下降率12米/秒巡航速度66公里/小时（IAS）最大俯仰角±50°最大续航时间11.6小时广告幅面积100平方米

空中机器人警用飞艇

中国第一艘具备执行多重任务能力的警用无人飞艇—“空中机器人警用飞艇”，2006年10月30日在广西南宁正式投入使用，并在第三届中国—东盟博览会等“三会一节”期间执行空中巡航监控任务。

这艘特殊气动布局的警用飞艇，利用卫星导航、遥感遥测等先进技术自驾巡航飞行，活动半径为80-120公里；能预设任务长时间在指定区域航行或定点悬浮，执行实时监控任务，通过艇载的无线数传链路和借助3G移动通讯技术，将实时监控图像无距离限制传输到地面工作站和安保指挥中心；能作为小型通讯中继平台，在无通讯网络的的地区执行通讯中继任务；能在复杂区域垂直起降，执行小批量紧急救援物资运送任务等。

该飞艇是由广西壮族自治区公安厅与珠海新概念航空航天器有限公司联合研制的，可以从空中对整个会场主区进行空中监控，从而形成一种立体的防卫力量。

一艘空中机器人警用飞艇的巡航监控范围，约相当于120名治安警员、25辆常规警车的巡防范围。这种飞艇除在此次博览会期间用于执行空中警务外，今后还将在高速公路巡防、边境巡防、消防监控、治安巡查等诸多警务工作中应用。同时，它还能广泛适用于海事巡逻、海关缉私、森林防火、资源调查、广告宣传等诸多行业。

战神一号运载火箭

战神一号运载火箭为美国国家航空航天局在星座计划中所研制的载人太空载具。美国航天暨太空总署将使用战神一号运载火箭发射猎户座太空船，将于2010年航天飞机退役后接替其载人任务。

战神一号运载火箭之前被认为是载人太空载具，而战神五号运载火箭在星座计划中则是提供战神一号运载火箭补给的载货太空载具。战神一号及五号运载火箭以希腊神话中的战神命名，等同于罗马神话的马斯神。2009年10月，战神一号的亚轨道测试版，战神I-X火箭进行测试飞行，目前，火箭发射因为天气原因延后。

战神一号运载火箭于星座计划中之用途

战神一号运载火箭在星座计划中属运送机组员的载人太空载具。不同于航天飞机是人货混合同时发射的太空载具，于星座计划中战神一号及五号运载火箭将分别载人及载货分两次发射。分两次发射可预留较多特殊设计的空间，完成不同目的的任务。

战神一号运载火箭主要设计为发射猎户座太空船的火箭，猎户座太空船为胶囊式的载人太空船，可将太空人运送到国际太空站、月球甚至是火星。

设计

第一节

战神一号运载火箭的第一节为可重复发射的固态辅助火箭，较航天飞机的固态辅助火箭（SRB）为大。航天飞机的辅助火箭为四段式，战神一号运载火箭则有五段，推力较大且推进时间也较久。

其他修改如将移除联结航天飞机外部燃料槽（ET）的支架也将固态辅助火箭的鼻锥改为承接第二节的液体燃料槽，改良后的火箭将于联结处装备固态燃料分离引擎，于第二节引擎点火前将一二节分离。

第二节

战神一号运载火箭的第二节推进动力是J-2X火箭引擎，燃料是液态氢及液态氧（LOx）。在2007年7月16日，美国国家航空航天局宣布由洛克达因为J-2X火箭引擎的地面测试和试验飞行的公司，也是唯一一家签署J-2X引擎的公司。

原本美国国家航空航天局打算使用航天飞机主引擎当第二节，但由于价格高昂（每颗引擎$5.5-6千万美元）,如果重新设计引擎，也要经过地面及真空测试;再者，第二节是不可重复使用的，所以决定使用J-2X火箭引擎，最重要的是其价格低廉（每颗引擎$2千万美元）,而且只要改良，不必重新研发。

虽然J-2X火箭引擎是从现有的引擎改良，燃料供应系统却是全然新的。原先计划由航天飞机外燃料槽的内部结构进行修改，以"内槽"的方式分开燃料槽及氧化剂槽。最后使用阿波罗时期的概念，并不用内槽结构来减轻重量，而是在两个槽间以隔壁隔开。

现今的设计，使用简约的方式增加推进剂容量:以隔板隔开的燃料槽可装载297,900磅（约135吨）。较重的燃料可降低第二节引擎点火时的瞬间加速度，仅0.6G。

第二节的顶端将装配载人的猎户座太空船，下发也装设有类似农神一B运载火箭及农神五号运载火箭的推进系统，能在火箭飞行时控制第一及第二节的翻滚。

战神一号运载火箭的第二节也和航天飞机的外部燃料槽使用相同的泡绵绝缘体，可隔绝低温推进剂受热，且肯尼迪航天中心的气候潮湿，同样的绝缘材料也用在哥伦比亚号航天飞机上，但被绝缘材料的破片击中，造成返航时烧毁，然而战神一号运载火箭不会有此危险。

在2007年8月28日，美国国家航空航天局宣布与波音公司签约设计战神一号运载火箭的上面级。上面节将由美国国家航空航天局的密乔零件装配厂负责制造，即现今帮美国国家航空航天局制造航天飞机液态氢/液态氧燃料槽的一个装配厂。此装配厂在1960年代即建造农神五号运载火箭的S-IC节，当时属于波音公司的厂房。

战神一号运载火箭设计历史

战神一号运载火箭和战神五号运载火箭这两款运载火箭显现出美国国家航空航天局的工程概念。战神一号运载火箭将配有一支五段式的固态火箭（非航天飞机的四段式固态辅助火箭）,第二节长度较第一节短。

增进运输系统计划书

洛克希德马丁公司于1995年和马歇尔太空飞行中心签约增进运输系统计划书，其执行纲要概述一些类似战神一号运载火箭的太空运载工具，液体燃料的第二节位于大型固态火箭之上，并考虑在边变更型的第二节使用J-2S及航天飞机主引擎引擎。

探测系统建造计划书

2004年1月，在布什总统宣布太空探索的愿景后，于2005年4月29日授予美国国家航太暨太空总署一份探测系统建造计划书表示:以最高标准建造能达到月球或火星的载人及载物之太空运载工具，并能达到载人的标准及能往返于国际太空站及地球间。为了研制能够维持人类机能及易于操纵的探测月球设备，必须确认相关关键技术及增进各项探测系统。

火箭动力系统的建造

美国国家航太暨太空总署计划以航天飞机现有的设备来建造战神一号运载火箭。起先要使用航天飞机的四段式固态辅助火箭（SRB）做为第一节，并以一颗航天飞机主引擎为第二节。载货的火箭则与原设计相同，将使用五段式的固态辅助火箭，而末端节使用一颗航天飞机主发动机。

虽然战神一号运载火箭在初步凭估后可以成功的作为运载火箭，但进一步模拟测试发现四段式的第一节固态运载火箭可能无法负担猎户座太空船的酬载重量;所以在2006年1月，美国国家航空航天局宣布将减少猎户座太空船的大小，并改用五段式之第一节固态运载火箭，第二节运载火箭引擎也从一颗航天飞机主引擎（SSME）改为阿波罗改良版的J-2X火箭引擎。

从四段式固态运载火箭转变为五段式固态运载火箭让美国国家航空航天局可以达到与计划书相同的要求（虽然固态运载火箭的段数也可用其它数量）,但选用五段式固态运载火箭主要原因是要配合J-2X火箭引擎。

一颗要价大约2-2.5千万美元的J-2X火箭引擎，只需结构复杂航天飞机主引擎的一半价格（5.5千万美元）。J-2X火箭引擎不像航天飞机主引擎只能在地面（非真空）点火，J-2X火箭引擎可在地面或接近真空的状态下点燃。

这种特殊的空气动力学原理在农神五号的S-IVB节即被使用，当时的火箭引擎是J-2火箭引擎，这颗火箭引擎将阿波罗太空船送上月球。在另一方面，航天飞机主引擎只要经过广泛的改良及测试，也可以在真空中产生动力（如果战神一号运载火箭可以精确进入飞行轨道和猎户座太空船预备有足够的燃料时）,如果航天飞机主引擎可以在接近真空的状态下点燃，即可在太空中重复点燃。美国国家航空航天局此项测试并未在地面抽真空实际执行，而是在1988年STS-26以前太空中的主引擎测试短暂点燃航天飞机主引擎。

美国国家航太暨太空总署宣布ATKThiokol公司将建造战神一号运载火箭的第一节固态运载火箭，目前则为航天飞机建造固态辅助火箭。ATK也标下战神一号运载火箭的末端节建造工程。

洛克达因公司旗下的派翠特&怀特尼公司（正式的说法是火箭威尔公司和波音北美公司旗下的公司）,是主要制作J-2X火箭引擎的次承包商，合约内容包括测试J-2X火箭引擎等项目，测试地点在阿拉巴马州的罕茨维尔的南方。

2007年1月4日，美国国家航太暨太空总署宣布战神一号运载火箭完成系统标准测试，是继航天飞机后的第一个通过测试的载人太空载具，此测试为设计过程中重要的里程碑，并确保战神一号运载火箭完成星座计划中重要的一环。

美国国家航太暨太空总署也宣布燃料槽的新设计，并不以航天飞机外部燃料槽的内槽技术分开液态氢槽及液态氧槽，而是用类似农神五号的S-II及S-IVB节的隔板将两槽分开，借此可使第二节较短且轻，且免去设计第二节及猎户座太空船连结处所必须承受太空船的重量。

2007年12月12日，美国国家航太暨太空总署宣布由波音公司提供及装配战神一号运载火箭的控制系统。

战神一号运载火箭的发射时序

在2007年1月4日，美国国家航空航天局宣布战神一号运载火箭的系统和设备之设计全面再次检阅，这次的检阅是建造战神一号运载火箭第一个重要的里程碑。

在2007年整年，美国国家航空航天局打算改进战神一号运载火箭的部分设计，但少部分的设计之修改时间则延至2009年;2008年即开始进行品质测试和具体改良的工作，预估在2012年首次进行实际（有载人）发射的测试。在2009年底，所有的火箭设计将结束，并在2011年6月进行测试（无载人）。

发展瓶颈

在2008年1月，美国国家航空航天局发现战神一号运载火箭的第一节固态运载火箭在刚飞行的一分钟发生剧烈的振动，足以使整台运载火箭达到危险的状态。多次的加速度将此振动的频率更加频繁，造成振动的原因是第一节火箭内部的气流扰动。

美国国家航空航天局的官方早在2007年即了解到此问题，在2008年3月试着以减少运载火箭的压力来解决。

美国国家航空航天局承认此问题非常严重，五节中有四节可能有问题，但美国国家航空航天局也有信心此问题，因为过去有很多成功解决的例子。美国国家航空航天局也勾勒出这种全新的运输系统，因为早期的阿波罗号或航天飞机在改进的地方也遇上一些瓶颈，但总能化险为夷，迈向成功之路。

评价

战神一号运载火箭的构造曾被遭到某些主张的批评。

第一，制造酬载二十五吨级的火箭，可能被认为与现存的火箭公司竞争，如三角洲四号重型运载火箭，改进现行火箭的安全性并减少花费的提议也受到讨论，能减少研发金费，并以先前的技术延伸，应能达成较高的成功率。

美国国家航太暨太空总署的企划团队精选了一些战神一号运载火箭的反对意见，并评估较擎天神系列运载火箭或德尔塔系列运载火箭安全两倍的设计。于2007年中旬，报道指出来自国会的政治压力将取消航天飞机的发射并以擎天神及三角洲运载火箭取代。

第二，美国国家航太暨太空总署所选择的火箭结构需进行两项引擎改良计划-分别为需30亿美元研发经费的第一节五段式固态火箭及12亿美元研发经费的J-2X引擎。

其它多余的花费用在长远的改良计划和增加发射任务的安全性及较无功用的硬件设施去除，因为部分零件在航天飞机上是有好处的，但是用到战神系列运载火箭却形成累赘。事实上，批评者认为除了除去航天飞机主引擎和四段式固态辅助火箭，新火箭的结构也应移除有关航天飞机的部分零件。

第三，当今科技可能无法使计划中的火箭箭身稳定飞行，细长的结构造成前端的空气阻力极大，尾端也会产生紊乱的震波。所以，战神一号运载火箭将会来回摆动让火箭箭身能以最稳定的状态飞行。

航天飞机其固态辅助火箭之推力向量控制系统也可以持续地应负飞行中不稳定的状态，有效地减少火箭箭体不断转向（机械动作）的负担，另外，美国国家航空航天局开始处理风切现象的问题。

第四，各种造成战神一号运载火箭晚于表定时间的因素如预算压力及工程和科技的瓶颈，都有可能造成航天飞机除役到战神一号运载火箭首次发射间空窗期扩大。于2007年下半年，预定首度飞行将是航天飞机除役后五年的2015年。

第五，运载能力的质量降低是因为美国国家航空航天局缩小战神一号运载火箭的大小重量甚至是把猎户座太空船多余的安全逃脱火箭去除，猎户座太空船即位于战神一号运载火箭的顶端。

为了不影响现在航天飞机的发射底座，战神一号运载火箭的底座就极为棘手，不得已只能先做出战神一号运载火箭的各部分零件（例如五段式固态运载火箭和J-2X火箭引擎）,战神五号运载火箭也只能如此，将所有零件完成却无法组装的窘境，评论家也预测如果行程表持续的延后，造成最后需加紧赶工而使航天飞机退役有重大的停摆，正如同航天飞机和农神五号交接的时候的大量财力耗损，如果再次重演，将使战神五号运载火箭的建造完成日遥遥无期。

战神四号运载火箭

概述

战神4号是设计给载人太空飞行使用的高推力发射器，是美国国家航空航天局计划在航天飞机除役后，做为太空探测，包括星座计划的发射器。

如同战神一号和战神五号的设计，战神四号将是取代航天飞机而发展出来的发射器。美国国家航空航天局在2007年1月宣布这型火箭的尺寸是113米（371英尺），第一节将使用与战神五号相同的高推力液态燃料火箭，及两只各有五个环节的固体火箭助推器，而最上面一节使用与战神一号相同的高推力液态燃料火箭。可以将总重量41,100千克（90,610磅）的酬载送到240英里（386千米）的高度，以直接转换至前往月球的轨道。

设计规范

在2007年1月底，美国国家航空航天局定位战神四号是在太空人前往月球之前，先进行猎户座太空船的测试，和评估以高速返回的猎户座囊舱重返大气层的轮廓。

在战神五号发射前，战神四号扮演非常重要的角色，因为它可以运送月球着陆器或猎户座载人太空船进入正确轨道，经过两次战神四号发射，两台太空船将会会合。

可比对战神一号及战神五号的登月计划，先检查出缺失之处。而且载人太空船如果发生故障，可发射另一台载人太空船至月球，暂时将登月小艇当作救生艇，并将猎户座太空船丢在月球上，不让阿波罗13号事件重演。

战神四号也可不用两台固体火箭助推器即可发射猎户座太空船近入低地球轨道，而且较战神一号节省经费，就如同土星二号及土星INT-20相同，只可惜被航天飞机取代，没有制造出来，而航天飞机也将被战神系列火箭取代。

战神五号火箭

概述

战神5号火箭担负着发射美宇航局新一代载人月球登陆器及月球基地所需要货物的重任，其庞大的保护罩足可装下大约8辆校车，火箭的动力足以将18万公斤的重物（大约相当于16或17辆校车）送入低地轨道。战神5号火箭运载重物的质量是航天飞机载重量的6倍，运载重物的容量是航天飞机的3倍。

简要介绍

北京时间2009年1月17日消息，据美国宇航局网站报道，在天文学“游戏”中，尺寸至关重要。要想获得距地球数十亿光年远的天体清晰照片，我们便需要大口径天文望远镜。随着美宇航局新一代战神5号火箭即将问世，天文学的“游戏规则”或由此改变。

特伦森领导实施了多项先进的天文学概念研究。他认为，“美宇航局新型战神5号火箭将彻底改变‘游戏规则’。”

战神5号火箭担负着发射美宇航局新一代载人月球登陆器及月球基地所需要货物的重任，其庞大的保护罩足可装下大约8辆校车，火箭的动力足以将18万公斤的重物（大约相当于16或17辆校车）送入低地轨道。另外，战神5号火箭运载重物的质量是航天飞机载重量的6倍，运载重物的容量是航天飞机的3倍。

战神5号火箭-发射望远镜

战神5号火箭能发射的望远镜将会是什么样子。这种望远镜将对天文学研究产生重大变革。”马歇尔太空飞行中心光学工程师菲尔•斯塔西尔举例说明了这一点：“战神5号可以携带直径达8米的超大口径望远镜，我们目前已掌握了制造这种望远镜的技术。由于不必将大型望远镜放到小型运载火箭上发射，这样，发射的危险相对较低，同时在成本方面还存在巨大优势。”

“哈勃”天文望远镜直径只有2.4米。直径8米的单镜面望远镜观测物体的清晰度是“哈勃”望远镜的3倍。更为重要的是，在相同的观测时间内，直径8米的望远镜可以看到的天体会比“哈勃”望远镜暗上11倍，因为前者的光收集区域是后者的11倍。

战神5号火箭甚至可以将体积更大的望远镜送入太空。它可以运送大型分段式望远镜，分段式望远镜有多个镜片，这些镜片可以折叠以利于运输，比如“詹姆斯•韦伯”太空望远镜，但新型分段式望远镜的体积却是“詹姆斯•韦伯”望远镜的三倍。

战神5号火箭-ATLAST望远镜

太空望远镜科学研究所的天文学家马可•鲍茨曼多年来一直在设计直径16米的分段式光学/紫外望远镜——ATLAST（先进技术大孔径太空望远镜的缩写形式）。

如此大孔径的望远镜的科学意义当然不同寻常。鲍茨曼说：“ATLAST望远镜的敏感度是哈勃望远镜的近2000倍，图像清晰度是哈勃或詹姆斯•韦伯望远镜的7倍左右。它可以帮助我们揭开一个旷日持久的谜团——‘地球以外的地方是否还存在生命？’”

ATLAST望远镜的超敏感度还可以大大增加天文学家对样本大小恒星的观测范围，在宇宙某个角落去寻找适于生命居住的星球。鲍茨曼说：“在太空望远镜的帮助下，我们可以获取绕附近恒星（距地球60至70光年远）旋转的地球质量行星的光谱。

我们可以从这些行星的光谱信号中探测氧气和水的痕迹。ATLAST望远镜还能精确确定地球附近星系中恒星的诞生日期，让我们对星系聚集恒星的方式进行准确描述。”

ATLAST望远镜还可以探究星系和黑洞之间的联系。科学家知道，几乎所有现代星系的中心都有超大质量的黑洞。鲍茨曼解释说：“超大质量黑洞的形成和星系的形成可能存在着重要联系，但我们不了解它们这种关系的性质。是黑洞最先形成，作为种子让星系在它们周围生长呢，还是星系最先形成，作为恒温箱养育了超大质量的黑洞呢？大型紫外/光学望远镜可以解答这个问题：如果我们的望远镜发现古代星系中心没有超大质量的黑洞，这意味着星系没有黑洞亦能存在。”

美国得克萨斯大学天文学家丹•莱斯特（DanLester）提出了建造一种直径达16米的大型望远镜的想法，这种望远镜将用于探测远红外波长。

莱斯特说：“远红外望远镜与斯塔西尔和鲍茨曼的光学望远镜截然不同，但是对它们的有力补充。在光谱的远红外线部分，我们一般不能看到恒星星光本身，但可以看到恒星周围的尘埃和气体的闪光。在恒星形成的早期阶段，原恒星周围是可见光无法穿透的一层层尘埃物质。远红外望远镜可以让我们探测这些巨大、稠密云团的内部。”

战神5号火箭-对天文研究的作用

在远红外线范围内进行科学观测尤其具有挑战性。这些长长的波长直径是可见光的数百倍，所以，天文学家很难获得天体的清晰照片。

莱斯特说：“大型望远镜是获取高清晰红外线波长所必需的。”同斯塔西尔和鲍茨曼的望远镜一样，莱斯特的单孔径远红外望远镜有两种型号：8米单镜面和16米分段式。

莱斯特意识到，在战神5号火箭帮助下，他可以发射一台不需要复杂折叠的8米望远镜，“但另一方面，如果我们不介意因折叠功能而增加复杂性和费用，同时使用战神5号火箭来发射，那么我们就可以发射真正大口径望远镜。”除了上述望远镜外，战神5号火箭还可以将直径8米的X射线望远镜发射到太空。

美宇航局颇负盛名的钱德拉X射线太空望远镜只有一面直径为1米的镜子，可以想象，拥有一面直径8米镜子的钱德拉望远镜会揭示一个怎样的世界！

钱德拉X射线太空望远镜中心天文学家罗格•布里森登对未来一台称为Gen-X的8米X射线太空望远镜的前景激动万分。

他说：“Gen-X将是拥有超凡力量的X射线太空望远镜，会开辟天体物理学的新边疆。这台望远镜将会去观测宇宙大爆炸以后数千亿年诞生的最早一批黑洞、恒星和星系，帮助我们确定它们怎样随时间演变。眼下，对年轻宇宙的研究几乎完全停留于理论层面，但在超强敏感度的望远镜的帮助下，这些早期天体将显露庐山真面目。”

战神5号火箭确实会增强我们对宇宙的了解。特伦森说，它将摆脱科学任务质量和体积限制的枷锁，将我们带入深空，“观测你做梦也想象不到的无数天文现象。这颗大型火箭将会彻底改变天文学研究。我对这一天有些迫不及待了。”