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龍記實業有限公司 > 生活休閒 > 科武新知 > 空天飛機呼之欲出


作者 : ㄇㄇ

性別 : 男

文章主題 : 空天飛機呼之欲出

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空天飛機呼之欲出
  2月1日在得克薩斯州上空解體墜毀的「哥倫比亞」號是美國服役時間最長的 一架「元老級」航天飛機,建成於1981年,而航天局下屬其餘3架航天飛機中最新 的也已服役10多年。儘管發生了「挑戰者」號爆炸和「哥倫比亞」號解體這樣嚴 重的事故,但美國航天飛機從總體看還是非常可靠的。然而,它們使用的畢竟都 是數十年前的技術,而且自從1987年最後一架航天飛機「奮進」號建成以來,所 有製造設備都已閒置多年,很難迅速開工建造新的航天飛機。因此一些航天專家 建議,與其繼續投資在技術上已顯陳舊的航天飛機,不如集中力量發展下一代航 天運載工具———「空天飛機」。

  性能卓越 無與倫比

  空天飛機是航空航天飛機的簡稱。顧名思義,它集飛機、運載器、航天器等 多重功能於一身,既能在大氣層內作高超音速飛行,又能進入軌道運行,將是21 世紀控制空間、爭奪制天權的關鍵武器裝備之一。與航天飛機相比,空天飛機多 了一個在大氣層中航空的功能,而且它起飛時也不使用火箭助推器。

  空天飛機的奧妙之處在於它的動力裝置。這種動力裝置既不同於飛機發動機 ,也不同於火箭發動機,這是一種混合配置的動力裝置。空天飛機中安裝有渦輪 噴氣發動機、沖壓發動機和火箭發動機。渦輪噴氣發動機可以使空天飛機水平起 飛,當速度超過2400公里/小時時,就使用沖壓發動機,使空天飛機在離地面6萬 米的大氣層內以3萬公里/小時的速度飛行;如果再用火箭發動機加速,空天飛機 就會衝出大氣層,像航天飛機一樣,直接進入軌道。返回大氣層後,它又能像普 通飛機一樣在機場著陸,成為自由往返天地間的輸送工具。

  空天飛機可以在一般的大型飛機場上起落。起飛時空氣噴氣發動機先工作, 這樣可以充分利用大氣中的氧,節省大量的氧化劑。飛到高空後,空氣噴氣發動 機熄火,火箭噴氣發動機開始工作,燃燒自身攜帶的燃燒劑和氧化劑。降落時, 兩個發動機的工作順序同起飛時相反。

  空天飛機飛行速度快。在大氣層內的飛行馬赫數可為12~25,是現代高技術作 戰飛機飛行速度的6~12倍。它可以在個把鐘頭內,把貨物從歐洲運到澳洲。早上 你還在華盛頓,坐上空天飛機兩小時後,你就可以和朋友在東京共進午餐。

  空天飛機在跑道起落,出入太空自由,可以像普通飛機一樣在地面機場水平 起飛升空,返回大氣層後像普通飛機一樣自由選擇機場水平降落,可以像普通飛 機一樣在大氣層內飛行,也可進入外層空間自由飛行或按一定的軌道運行。

  空天飛機的發射費用低。航天飛機的運輸費用十分昂貴,運送一公斤有效載 荷到軌道的費用高達一萬美元。而空天飛機的發射費用僅是航天飛機或一次性使 用火箭的幾十分之一。其維護簡便,一個星期後就可再次起飛。

  秘密研製 由來已久

  科學技術的發展給人類帶來了極大的方便。人類如想「上天」,可乘普通飛 機;如想去「天外」———太空,則可乘航天飛機。兩種飛機各有不同的外形結 構、動力特徵和不同的運行空間等。普通飛機起降方便,但其速度卻受到一定限 制。航天飛機由於在大氣層以外飛行,空氣阻力小,可以長時間高速飛行,但其 起降卻特別困難。能否取兩種飛機之長,研製出一種新型飛機呢?

  聰明的科學家早就想到了這一問題。美國空軍從20世紀80年代初就開始研製 跨大氣層飛行器,著力研究發展高超音速技術。所謂高超音速技術,是指研究飛 行馬赫數大於5(即以吸氣式發動機為動力、在大氣層和跨大氣層中實現高超音速 遠程飛行)的飛行器新技術。比如,目前美國等發達國家正憑借其雄厚資金和技 術實力,在航天、航空、導彈等方面實施多項高超音速研製計劃,以期獲得最大 的軍事效益。

  現役航天飛機都是由大型運載火箭發送的,運輸成本很高,而且到2015年現 役航天飛機將超期服役。為了爭奪宇宙空間資源,開發新一代的空間往返系統迫 在眉睫。因此,一些國家期望能開發一種可完全重複使用的、單級的、水平起落 的、在大氣層內以超燃發動機為推進系統的新一代航天飛行器。1985~1994年美國 實施了龐大的「國家航天飛機計劃」。雖然由於巨額經費和技術上的複雜性以及 政治上的干預等使此計劃的實施一波三折,但卻大大推動了高超音速技術的發展 ,逐步掌握了馬赫數小於8的超燃發動機設計技術,並建立了大量的數據庫。199 4~1996年,由美國空軍大學、空軍科學技術顧問委員會完成的一系列關於未來軍 事裝備的研究報告均建議把「空天飛機」作為今後20~30年最重要的武器裝備之一 。1996年開始實施的計劃中,空天飛機成為先進航天器的發展方向。洛克希德- 馬丁公司1996年開始實施空天飛機研製計劃。他們把當時研製的樣機叫作 X-33 。現在,收購了洛克希德-馬丁公司下屬航天部門一半股權的波音公司計劃在20 04年對改進後的樣機 X-37進行試飛。

  巨大的戰略利益使世界越來越多的國家把眼光投向了太空,在研製空天飛機 方面顯得尤為突出。這種能完成航天飛機所擔負的各項軍事使命還特別適於作為 一種強大的戰略武器裝備使用的航天器近年來發展得尤為迅速。繼美國實施空天 飛機計劃後,德國提出了「桑格爾」空天飛機方案,英國提出了「霍拖爾」方案 ,法國、日本、印度等國家也提出了各自的空天飛機計劃。據外刊報道,2000年 ,俄羅斯研製成功的高超音速新型飛行器———「針」空天飛機已公開亮相。「 針」長8米,馬赫數為6~14,飛行高度在2.6萬~5萬米,自動飛行時間為7~12分鐘 ,發動機採用沖壓式空氣噴氣發動機,重量達14.7噸,工作50秒後達到最大速度 。「針」的發動機和機身為一整體結構,其主要任務是進行太空戰,並加強軌道 部署、偵察和從太空對地面目標實施打擊等。據透露,按現有財政狀況,「針」 還需經過4~5年後方可升空試驗。

  軍事應用 前景廣闊

  設計中的空天飛機能以普通飛機的方式起飛,能在30~100公里的大氣層中作 高超音速飛行,能夠直接加速進入軌道、滑翔降落。空天飛機在軍事領域可作為 反衛星武器平台、監視和偵察平台、天基系統的支援平台,用以快速部署小衛星 星座或回收衛星。一些專家認為,空天飛機將是21世紀的空中「全能超級明星」 。它將使人們對太空和航空的觀念發生革命性的而不是進化性的改變。

  融空戰和太空戰於一體。以往空中與太空始終是兩個割裂的戰場空間。由於 空天飛機具有航空與航天的雙重功能和在兩個空間層次作戰的能力,因而將成為 溝通空中與太空戰場、將空中鬥爭與太空鬥爭融為一體的新型高技術裝備。當它 加裝各種先進太空武器以及大氣層內遠距離攻擊武器後,可根據作戰需要靈活地 尋找並擊毀外層空間的軍用衛星、空間站等太空目標及大氣層內的各種航空器。 由此將使未來空中軍事鬥爭出現以空天飛機為骨幹,在外內兩層空間圍繞保障己 方空間兵器、設施,擊毀對方空間兵器和設施而展開的激烈鬥爭。

  空戰的突然性將加大。一方面,空戰將由亞音速空戰向高超音速空戰的方向 發展,奪取制空權鬥爭範圍將大大擴展;另一方面,由於空天飛機速度極快、飛 行高度極高,飛向目標所需的時間將大大縮短。因而,未來作戰中的空襲將變得 更加突然,空中遠程奔襲運用的機會將大大增加。

  情報信息的時效性將進一步提高。空天飛機的出現無疑增添了一種新的獲取 情報信息手段。它既可以像軍用衛星一樣在太空軌道運行的過程中獲取敵方情報 信息資料,也可脫離軌道反覆在目標區的外層空間飛行,隨時掌握作戰地區敵情 變化。


發表時間 :2004/7/17  


 

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