美宇航局研製新太空發射通天鐵軌(組圖)

2010-09-16 09:08

這張藝術概念圖展示的是藉助鐵軌發射飛機和飛船的潛在設計，能夠讓太空發射爆發一場革命。根據早期的設計，宇航局可以在肯尼迪航天中心鋪設一條2英里長鐵 軌，用於將速度可達到10馬赫的運載飛機送入上層大氣。在此之後，第二級推進器將點火，負責將衛星或者飛船送入軌道。

推動飛船沿鐵軌高度移動所藉助的一系列技術已接受測試，其中包括美國宇航局馬歇爾航天中心評估的磁懸浮系統。工程師擁有很多選擇，完成他們的設計。

據國外媒體報導，想像一下，一架安裝超音速噴氣發動機的V形飛機沿著一條帶電鐵軌飛馳，搭載著飛船奔赴軌道，聽起來是不是有些遙不可及？但實際上，這種帶有科幻色彩的技術可能在將來的某一天在美國宇航局手上成為現實。目前，美國宇航局位於佛羅里達州肯尼迪航天中心的一組工程師以及其他中心的工作人員正將目光聚焦兩種新奇的發射系統上，上文提到的帶電鐵軌便是其中之一。兩種發射系統均採用高精尖技術研發。

超音速衝壓噴氣太空發射平臺

早期的一項提議建議為運載飛機安裝超音速衝壓噴氣發動機。藉助於這種依靠超音速燃燒推進的噴氣發動機，運載飛機的速度最大可達到10馬赫。在進入上層大氣層之後，飛機尾部類似火箭第二級的推進器將點火，負責將小型有效載荷艙或者太空艙送入軌道。完成高空發射之後，運載飛機將重返地球並在跑道上降落，而後再準備下一次飛行。

肯尼迪航天中心應用物理學實驗室部門主管斯坦·斯塔爾表示，研發這種發射系統雖然需要對當前的技術進行改進，但並不需要研發任何全新的技術。他說：「所需要的一切技術都已被研發出來。我們所要做的就是讓這些技術趨於成熟，達到可以投入使用的程度，也就是進一步對其進行完善和改進。」

通天鐵軌

美國宇航局官員表示，超音速衝壓噴氣發射者技術是未來先進太空發射系統的基礎，宇航局的多家中心需要共同努力實現這一計畫。根據早期的設計，在肯尼迪航天中心的宇航局飛行器裝配大樓(組裝用於發射的太空梭)和39A發射架之間，宇航局可以鋪設一條2英里 (約合3.2公里)長的測試用發射鐵軌，軌道器將藉助這條鐵軌發射。

「發射鐵軌」這種方式將面臨一些挑戰。宇航局的科學家表示，在一條帶電鐵軌上進行發射時，鐵軌本身必須能夠承受住速度10倍於過山車鐵軌的高速考驗。過山車的速度通常在每小時60英里(約合每小時100公里)左右。除了藉助鐵軌，宇航局的科學家同樣考慮其他一些方式，為鐵軌發射飛行器提供能量。

一項採用空氣推進的鐵軌發射者研究正在進行當中。目前，斯塔爾的小組正向宇航局的革新技術計畫申請更多資金，以完成這項研究。宇航局位於阿拉巴馬州亨茨維爾的馬歇爾航天中心的工程師對一個基於鐵軌的系統進行了測試。該系統採用磁懸浮方式，讓飛行器達到發射速度。

在研究利用鐵軌發射飛機過程中，設計人員同樣可以借鑒已經進行的一系列測試。宇航局的X-43A或Hyper-X計畫以及美國空軍最近的X- 51超音速衝壓噴氣發動機測試結果顯示，超音速衝壓噴氣發動機可以達到令人吃驚的速度。 5月晚些時候，空軍的X-51A「波行者」超音速衝壓噴氣發動機實驗用飛行器創造了一項最長高超音速飛行的世界記錄。測試中，X-51A「波行者」以超過 5馬赫的速度飛行了3分多鐘，此前的記錄為12秒，由宇航局的X- 43A飛機於2004年創造。

商用超音速衝壓噴氣發射就在眼前？

斯塔爾表示，如果一家公司決定利用美國宇航局基礎研究的優勢，採用超音速衝壓噴氣發動機的飛行器便可以充當商用發射計畫的基礎。斯塔爾及其工程組提出了一項10年計畫，這項計畫的第一步就是發射一架無人機，與空軍測試中使用的無人機類似。在此之後，更多先進原型將進行測試，最終目標是研製出一種能夠將小型衛星送入軌道的飛行器。

斯塔爾指出，先進太空發射系統並不適於取代宇航局即將退役的太空梭或者其他任何載人飛船計畫。但如果早期的無人發射器取得成功，這一系統將最終用於運送宇航員。他說：「能夠參與一項重要的技術革命是一件非常幸運的事情，這種機會畢竟不是經常碰到。」