太空飞机：带着翅膀去旅行（二）
<strong>可重复使用难题</strong> <p> 高新技术为有翼空间飞行器焕发出了新的生机，其核心就是超燃冲压引擎。和商业客机的涡轮引擎不同，超燃冲压引擎并不使用转动的叶片来压缩进入引擎的空气。相反，高速运动的飞行器本身就会压缩迎面而来的空气，这些空气随后会被送入燃烧室。在那里燃料燃烧会产生喷射出的气体，由此形成一般的涡轮引擎难以企及的高速。 </p><p> 超燃冲压引擎只有在高速运动的过程中才能发挥功效，这本身就需要极为复杂的技术和大量的燃料。20世纪90年代进行的一系列试验的结果也并不理想，超燃冲压引擎所需要的能量比它们产生的能量还要多。 </p><p> 2002年英、澳的HyShot成功试飞之后，超燃冲压引擎的发展和测试开始大幅度提速，以2004年NASA的X-34A破纪录地达到 9.68马赫(1马赫=1倍音速)达到高潮。在过去的几年中，日本、俄罗斯、中国和印度等国家研发超燃冲压引擎的消息也开始不胫而走。 </p><p> 2009年底，一个由NASA、美国空军和美国国防部高等研究计划局(DARPA)组成的合作机构计划在太平洋上空试飞更为先进的超燃冲压引擎航天飞行器。这一计划的目的是测试小型原型引擎是否可以按比例放大。设计工作在4-6马赫的X-51A还将测试一系列的新材料。如果成功，它们将使得超燃冲压引擎可以工作更长的时间，而不是先前测试中的短短几秒钟。 </p><p> 更为关键的是，类似X-51A这样的超燃冲压引擎计划也正在向可重复使用的方向努力。不过到目前为止这一点仍未成功，因为所有的超燃冲压引擎测试飞行器都会在其短暂的工作寿命之后被毁，这大部分是由于燃烧的高温所造成的。 </p><p> 即使存在这些问题，NASA也受到最近所取得的进展的鼓舞，在2009年初建立了数个国家科学实验室，它们将研究并且最终开发超燃冲压引擎技术。</p><p> <strong>跑道的胜利</strong> </p><p> X-51A计划的结果也许会帮助DARPA正在设计的另一种引擎。被称为“火神”的这一引擎将使得航天器可以像普通的飞机一样从跑道起飞，然后再加速到高超音速。为了做到这一点，“火神”将使用一种改进的涡轮引擎来加速到大约2马赫，然后由超音速引擎——可能会基于首次被用于二战中德国V-1飞弹的脉冲爆震发动机设计——把它加速到超过4马赫。这两者会被整合进类似X-51A的机身中。DARPA希望到2012年能制造出一架测试机。虽然它最初的目标是军事用途，但是DARPA也希望它的未来版本可以使得从跑道起飞进入太空成为可能。 </p><p> 那么，这些超燃冲压引擎飞行器最终能靠自己的力量进入地球轨道吗？ </p><p> 超燃冲压引擎的最高速度据估计大约在12-20马赫，距离能把它们送入轨道的25马赫仍然还有差距。为了解决这个问题，在加速的初期或者末期还是需要火箭来助一臂之力。但这应该不会严重地影响它们的可重复使用性，因为这些太空飞机的绝大部分动力来自超燃冲压引擎，这使得它们比起航天飞机来更能重复使用。此外，由于是被设计成能从非常稀薄的空气中抽取氧化剂，它们会比传统的弹道飞行器轻得多。而对于航天飞机来说，光氧化剂就占据了其外挂燃料箱容量的大约85%。 </p><p> 不过，对高超音速航天器的批评认为，即使相关的技术变得切实可行，它仍然可能由于其高昂的成本而停留在军事领域。 （作者为美国密苏里大学天文学博士、科学松鼠会资深作者） （来源：中国新闻网） </p><p> </p><br />
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