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航天飞机|美国最不希望中国掌握的空天技术，是……( 二 )


地球轨道“空间站”、轨道试验器的应用需要航天器具备可重复使用的能力
冲出卡门线的航天器 ， 如需维持在地球轨道上稳定运行 ， 所需要的那个最低速 度 ， 就是轨道速度 。 轨道速度因轨道高度的不同而不同 。 以低地球轨道运行的空间站为例 ， 其轨道速度约为28000km每小时 。
就数量而言 ， 绝大部分航天器是永不返回的 ， 如卫星和天体探测器（如哈勃望远镜、SP+太阳探测器、我国2020年7月发射的“天问1号”火星探测器等）等 。 这也是航空与航天的一个很大不同 。 但由于两个重大应用场景 ， 使可重复使用航天器的需求凸显 。 一是随着地球轨道“空间站”的建立 ， 天地往返运输成为必需；二是轨道试验器的重要性日增 ， 此类飞行器需要具备返回的能力 ， 也就产生了重复使用的要求 。
图片来自 全景CSP_icetray
为解决天地往返运输问题 ， 美国先后制定了航天飞机和空天飞机计划 ， 有成功有失败 ， 部分实现了可重复使用的目标 。 但在航天飞机退役后 ， 因没有天地运输工具 ， 而不得不依靠俄罗斯 。 直到马斯克的猎鹰9和龙飞船出现 ， 才解决了这一问题 。 俄罗斯虽然也研制了暴风雪号航天飞机 ， 并未真正使用 ， 选取的解决之道是无人或载人飞船 ， 如联盟号 ， 承担与空间站对接和往返运输的使命 ， 相对稳健 ， 但设备的重复使用程度不高 。
【航天飞机|美国最不希望中国掌握的空天技术，是……】猎鹰 9 火箭
不管取什么方式 ， 走什么路线 ， 此类航天器都很复杂 ， 也都很贵重 ， 很“烧钱” 。 制造成本动辄数十亿美元 ， 就连美国这样的经济强国都难以承受 。 航天的打打停停除了竞争使然外 ， 在很大程度是经济的不堪重负 。 如果能够重复使用 ， 那怕部分重复使用 ， 将会使这些装备与系统的成本下降 ， 项目的经济可承受性得到改善 ， 从而推动此类活动更多、更好的开展 。
满足可重复使用要求 ， 就意味着在全部任务过程里 ， 飞行器不可出现任何影响功能完整性的毁损 。 其中 ， 最大风险出现在返回时再入大气层 ， 飞行器以极高速度飞行 ， 与大气摩擦引起强烈气动热 ， 产生极高热量 ， 机身表面会造成高温 ， 甚至超过1500摄氏度 ， 如不采用防热材料和特殊构造 ， 飞行器表面和结构会遭致破坏 ， 甚至熔化 。
一方面 ， 可重复使用很重要 ， 另一方面 ， 又很难 。 就这样 ， 在需求与可能之间 ， 交织出空天事业未了奋斗的新篇章 ， 今天仍在继续 ， 未来也不会止休 。 中国作为一个不甘落伍的后来者 ， 加入了这项事业 ， 并在较短时间里 ， 取得了令国人自豪、世人瞩目的成就 ， 跨进航天大国之列 ， 正向航天强国的目标大步进军 。
No.2 关于航天飞机与空天飞机 在各方猜测与分析中 ， 认为这次试验成功的是一架航天飞机或空天飞机的居多 。 故而 ， 我们需要回溯 ， 在人类的太空探索中 ， 两种特殊的“飞机”——“航天飞机”和“空天飞机”的来由与进展情况 。
“空天飞机”概念的由来
1969年4月 ， 美国航空航天局（NASA）提出建造一种可重复使用的空间运输系统（STS）的设想 ， 1972年1月该任务被正式列入计划 。 项目方案集火箭、飞船和飞机技术于一体 ， 系统由轨道器、助推器和燃料箱三部分组成 。 飞行器的英文名为Space Shuttle ， 意为“太空快车” ， 译作“航天飞机” 。 为实现再入大气层时的平稳滑翔和水平降落 ， 轨道器采用飞机构型 ， 拥有宽大机翼 ， 并要求有限次重复使用 。
1986年 ， 美国又制定“国家航空航天飞机计划”（NASP ， The National Aerospace Plane） ， 提出研制一种完全可重复使用的新空天飞行器 。 这种飞行器将飞机、运载器、航天器的功能集为一体 ， 不采用航天飞机那样使用火箭垂直起飞方式 ， 而设想像飞机一样在跑道上水平起飞、水平降落、单级入轨（SSTO） 。 飞行器英文名Space Airplane或Aerospace Plane ， 意即“太空飞机”或航空航天飞机 。


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