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更快,更高,更远,目标星辰大海

发布时间:2017-06-08  原作者:晨枫   点击数:

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  5月24日,美国国防先进研究规划局(简称DARPA)与波音签订协议,研发XS-1高超音速飞机。XS为Experimental Spaceplane的缩写,意为实验性空天飞机,用于验证低成本卫星发射系统。随着卫星的军民用价值迅速提高,更多的卫星等待发射,失效的卫星必须迅速补射。传统发射方式的成本太高,准备时间太长,已经不适合需要了。XS-1要求把每次发射的费用降低到500万美元以下,比现在的典型发射成本降低90%,并把再次发射的准备时间缩短到几小时,而不是现在的几个月。在60-70年代空间竞赛时代,美国在空间技术方面连创辉煌,最后以“阿波罗”登月计划为顶点。进入80年代,美国空间技术再创辉煌,航天飞机的成就至今无人超过。但进入21世纪后,只有伊隆?马斯克的“猎鹰”和杰夫?比佐斯的“蓝色源泉”等民间可重复使用火箭项目在折腾,美国政府主导的空间技术研发进入了沉寂,甚至出现发射军用卫星必需的重型运载火箭依靠俄罗斯RD180发动机的尴尬。在高超音速方面,除了雷声大、雨点小的X-47和X-51计划外,也是静悄悄的。XS-1计划使得人们会心一笑,美国又回来了。

DARPA与波音签约,研制XS-1空天飞机
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动力来自液氢液氧火箭
动力来自液氢液氧火箭

要求能在大气层边缘达到M10的速度时释放载荷级,后者靠自身的火箭动力入轨
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助推级将能水平滑跑着陆
助推级将能水平滑跑着陆

但起飞还是垂直发射
但起飞还是垂直发射

  但笑过之后,人们愕然发现,XS-1远不如想象,在概念和技术上只是逆转的航天飞机。航天飞机的助推级是一次性使用的,载荷级可重复使用。XS-1反过来,助推级可重复使用,载荷级反而是一次性使用。这当然是有道理的。航天飞机是载人的,载人的载荷级(也叫轨道舱)是最昂贵的部分,重复使用有利于降低成本。XS-1是不载人的,只用于发射卫星,载荷级不必重复使用,但更大的助推级反而是发射系统成本的主体,所以这才是重复使用的。实际上,这可以看作带翼、具有滑翔着陆能力的“猎鹰”可回收火箭。

  除了这一逆转,XS-1在推进技术和热防护技术上没有新意,基本上是现有技术的再包装。XS-1采用Aerojet Rocketdyne的AR22液氢液氧火箭发动机,这是从航天飞机主发动机改进而来的。XS-1依然采用垂直发射,用单级火箭推进到大气层边缘后,释放载荷级,自身靠机动滑翔返回发射场。一次性使用的载荷级则在自身火箭动力下进入近地轨道,任务完成后在返回中焚尸灭迹。由于助推级始终在亚轨道高度飞行,没有再入问题,所以也没有多少热防护问题。取消热防护要求大大降低了系统重量和成本。

  波音计划在2019年进行发动机地面测试,展示10天内接连发射10次的能力,2020年进行飞行试验,可能进行12-15次发射。载荷从无载荷开始,然后从400公斤逐步增加到1360公斤。飞行试验从5倍音速(也可表达为M5)开始,逐步提高到10倍音速,这是高超音速了。

天下武功,唯快不破,这是想象中的洛克希德-马丁高超音速导弹,还是没影的事
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寄予厚望的X-51试验了四次(包括两次失败)就结束了,研发成实用级导弹的事情再也不提了
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比导弹更重要的是可以机动飞行的高超音速飞行器,对美国这也是没影的事,尤其要用超燃冲压作为动力的话
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在可预见的将来,只有用火箭助推到亚轨道速度,然后滑翔,以达到高超音速
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