在航天飛機(jī)退役之后，人類就一直缺少能執(zhí)行多次任務(wù)的宇宙飛船。歐洲空間局的“太空騎士”（Space Rider）是否能填補(bǔ)這一空缺呢？
▲太空騎士最早可能在2020年到達(dá)地球軌道
宇宙飛船的造價(jià)非常高昂。它們需要數(shù)十年時(shí)間進(jìn)行設(shè)計(jì)、測(cè)試和建造。然后，在船員艙載著宇航員返回地面之后，宇宙飛船就永遠(yuǎn)失落在無垠的宇宙中。它們的第一次任務(wù)也是最后一次任務(wù)。
▲NASA的航天飛機(jī)在2011年退役，至今還沒有新的可重復(fù)使用的太空飛機(jī)
為什么不使用一種返回地球之后還能繼續(xù)執(zhí)行多次任務(wù)的飛船呢？類似飛機(jī)的宇宙飛船概念，最早是由德國科學(xué)家歐根·桑格（Eugene S?nger）在1933年提出的。幾十年之后，太空飛機(jī)的研究和開發(fā)轉(zhuǎn)移到了美國。1959年以及20世紀(jì)60年代的大部分時(shí)間，美國航空航天局（NASA）和美國空軍（USAF）在桑格的工作基礎(chǔ)上，發(fā)射了試驗(yàn)機(jī)型“X-15”。X-15的起飛既不像火箭，也不像飛機(jī)——它是從美國空軍的B-52轟炸機(jī)上丟下去的。一旦脫離轟炸機(jī)，X-15就會(huì)啟動(dòng)火箭發(fā)動(dòng)機(jī)，飛到美國空軍所決定的太空高度——80.4千米——之上。
X-15并沒有到達(dá)地球軌道，它本身只是一個(gè)試驗(yàn)品。不過，它是自20世紀(jì)30年代之后最接近太空飛機(jī)的航天器，直到1981年被NASA發(fā)射的航天飛機(jī)所取代。1971年，時(shí)任美國總統(tǒng)理查德·尼克松（Richard Nixon）宣布了建造航天飛機(jī)的計(jì)劃。這種新型的飛船能像飛機(jī)一樣降落，但起飛時(shí)需要借助火箭。當(dāng)然，人們夢(mèng)想中的太空飛機(jī)是能像大型客機(jī)一樣方便、快捷地起飛和降落。在NASA的航天飛機(jī)編隊(duì)于2011年退役之后，這個(gè)夢(mèng)想又變得縹緲起來。前蘇聯(lián)也有十分類似美國航天飛機(jī)的設(shè)計(jì)——暴風(fēng)雪號(hào)航天飛機(jī)（Buran）。不過，暴風(fēng)雪號(hào)只進(jìn)行了一次無人駕駛的測(cè)試任務(wù)，并沒有將宇航員送入地球軌道。
受到NASA在20世紀(jì)80年代發(fā)射的航天飛機(jī)啟發(fā)，歐洲空間局（ESA）也開始設(shè)計(jì)自己的“赫爾墨斯太空飛機(jī)”（Hermes spaceplane）。這種太空飛機(jī)重量為21噸，能搭載3名宇航員，并運(yùn)送3.3噸的貨物前往海拔800千米的軌道上。歐洲空間局最新的太空飛機(jī)計(jì)劃“太空騎士”（Space Rider）則不像“赫爾墨斯”這么有野心，它只能載重800千克，能到達(dá)的高度只有400千米。但是，“太空騎士”的意義在于，它表明了可重復(fù)使用的太空飛機(jī)設(shè)計(jì)并沒有隨航天飛機(jī)的退役而終結(jié)。
無獨(dú)有偶，總部位于倫敦的跨國軍火工業(yè)和航空設(shè)備公司英國宇航系統(tǒng)（BAE Systems）——前身是英國宇航（British Aerospace）——當(dāng)年也推出了“霍特爾”（Hotol）太空飛機(jī)的概念?！癏otol”是“Horizontal Take-Off and Landing”的縮寫，意為“水平起飛和著陸”。顧名思義，“霍特爾”可以像一架普通飛機(jī)一樣在跑道上起飛和降落。相比之下，“赫爾墨斯”需要搭在歐洲空間局的新型火箭——阿麗亞娜5（Ariane 5）運(yùn)載火箭——上進(jìn)行發(fā)射。
“赫爾墨斯”和“霍特爾”最終都沒有成為現(xiàn)實(shí)，但在某種程度上，它們又都繼續(xù)存在著。歐洲空間局最新的太空飛機(jī)計(jì)劃“太空騎士”也將使用一枚歐洲的火箭——織女星（Vega）運(yùn)載火箭——進(jìn)行發(fā)射。
與歐空局研制的迷你無人航天飛機(jī)IXV（Intermediate eXperimental Vehicle，IXV；中文譯為過渡試驗(yàn)飛行器或太空計(jì)程車）一樣，太空騎士也將在法屬圭亞那進(jìn)行發(fā)射。不過與IXV和赫爾墨斯不同，太空騎士將作為一個(gè)軌道自動(dòng)化實(shí)驗(yàn)室，可用于材料的測(cè)試。屆時(shí)，太空騎士的載荷艙將打開，暴露在太空環(huán)境中。
歐洲空間局太空騎士和織女星火箭開發(fā)項(xiàng)目負(fù)責(zé)人喬治·圖米諾（Giorgio Tumino）說：“（太空騎士）第一個(gè)主要任務(wù)是在軌道上進(jìn)行一系列技術(shù)的演示，包括地球觀測(cè)、自動(dòng)化探索和微重力實(shí)驗(yàn)等。”
在圖米諾及其團(tuán)隊(duì)研究、開發(fā)IXV和太空騎士的同時(shí)，歐洲其他國家也提出了自己的設(shè)想。英國“噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)”（Reaction Engines）公司正在研發(fā)一種被稱為“云霄塔”（Skylon）的無人駕駛太空飛機(jī)，可用于發(fā)射衛(wèi)星。德國航空航天中心（DLR）則提出了“太空班機(jī)”（SpaceLiner）的概念，可以用于載人亞軌道飛行。然而，無論是云霄塔還是太空班機(jī)，短時(shí)間內(nèi)都還無法看到它們出現(xiàn)在地球軌道上，至少不會(huì)在太空騎士之前。
▲許多太空飛機(jī)，包括美國的X-34，都對(duì)無人駕駛的設(shè)計(jì)進(jìn)行了探索
太空騎士可能會(huì)在2020年或2021年到達(dá)地球軌道，這得益于去年12月時(shí)，歐洲空間局的27個(gè)成員國批準(zhǔn)了對(duì)該項(xiàng)目的設(shè)計(jì)撥款。這筆錢將確保歐洲空間局與意大利航空航天研究中心（CIRA）、泰雷茲阿萊尼亞宇航公司（Thales Alenia Space）和洛克希德馬丁公司（Lockheed Martin）的合作順利進(jìn)行，在2019年時(shí)完成太空飛機(jī)的設(shè)計(jì)。目前該項(xiàng)目由意大利航空航天研究中心負(fù)責(zé)管理。
不過，太空騎士的首次飛行很可能不會(huì)脫離地球大氣層。該飛行器的全尺寸模型將于2019年通過大氣氣球或直升機(jī)進(jìn)行投放，以測(cè)試其著陸效果。設(shè)計(jì)中采用了一個(gè)翼傘系統(tǒng)，可以幫助太空騎士減速。圖米諾稱，這些飛行和著陸測(cè)試將在兩個(gè)地點(diǎn)進(jìn)行，可能是圣瑪利亞島，也可能是瑞典的S-range飛行測(cè)試場(chǎng)。
大氣氣球可以用來測(cè)試太空騎士的全程降落飛行，翼傘系統(tǒng)可以引導(dǎo)太空騎士著陸，而直升機(jī)可以投下太空騎士，進(jìn)行接近跑道和最終著地的測(cè)試。20世紀(jì)60年代，NASA曾經(jīng)使用翼傘進(jìn)行過雙子座載人飛船的跑道著陸引導(dǎo)試驗(yàn)，接著在20世紀(jì)90年代初的SpaceWedge項(xiàng)目和2000年的X-38試驗(yàn)機(jī)（后來被取消）測(cè)試中也使用過翼傘。
此前，在IXV項(xiàng)目中也進(jìn)行過這類著陸測(cè)試，測(cè)試地點(diǎn)包括美國亞利桑那州和地中海的撒丁島。IXV的唯一一次飛行是在2015年，當(dāng)時(shí)它以每秒7.5公里的速度進(jìn)行了100分鐘的亞軌道飛行。在降落到太平洋之前，IXV總共飛行了25000公里。
太空騎士將降落在葡萄牙圣瑪利亞島的一條跑道上。圣瑪利亞島位于大西洋，是亞速爾群島的一部分。圖米諾表示，該島位于大海當(dāng)中，很適合在太空騎士投入運(yùn)行后作為返回地球的著陸點(diǎn)。
在IXV之后，歐洲空間局曾經(jīng)提出過一項(xiàng)名為“歐洲可重復(fù)使用在軌驗(yàn)證器項(xiàng)目-創(chuàng)新太空飛行器”（Programme for Reusable In-orbit Demonstrator for Europe–Innovative Space Vehicle，Pride-ISV）的計(jì)劃?！疤镇T士”正是Pride-ISV項(xiàng)目的新名字，只是在設(shè)計(jì)上略有不同。
圖米諾解釋稱，太空騎士將比IXV稍微大一些，后者長(zhǎng)度為4.4米。他相信太空騎士將會(huì)成功，因?yàn)樗腔谝呀?jīng)成功飛行的IXV開發(fā)的?！拔覀儧]有很多未知的問題，我們只需要把一切整合在一起，使其最有利于任務(wù)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，”他說，“一切都已經(jīng)證實(shí)是可行的，而且很容易實(shí)施?！?/p>
盡管太空騎士是降落在跑道上，但它的起飛卻不是在跑道上。與NASA的航天飛機(jī)相比，太空騎士的體積小了很多，但同樣也需要借助火箭進(jìn)行垂直發(fā)射。暴風(fēng)雪號(hào)航天飛機(jī)和NASA的航天飛機(jī)與搭載它們的火箭推進(jìn)器是并排而立的，而太空騎士將被放置在織女星-C運(yùn)載火箭的頂部。作為織女星運(yùn)載火箭中體量最大的成員，織女星-C將在2019年發(fā)射。
▲太空騎士的體積相對(duì)較小，在發(fā)射時(shí)能夠被密封在火箭的整流罩內(nèi)
不過，太空騎士并非以這種方式發(fā)射的第一臺(tái)太空飛機(jī)。2010年，美國空軍首次使用阿特拉斯-5型運(yùn)載火箭發(fā)射了無人太空飛機(jī)X-37B軌道試驗(yàn)飛行器（Orbital Test Vehicle，OTV）。這臺(tái)飛行器由參與過航天飛機(jī)項(xiàng)目的波音公司研發(fā)，體積比太空騎士大很多。它的長(zhǎng)度達(dá)到9米，能在軌道上運(yùn)行至少270天。在第4次任務(wù)中，X-37B實(shí)現(xiàn)了軌道飛行。美國空軍在去年宣稱，他們將使用X-37B測(cè)試電力推進(jìn)技術(shù)。
太空騎士是一款民用太空飛機(jī)，它未來的任務(wù)時(shí)間只有幾個(gè)月。在發(fā)射期間，太空騎士和X-37B都將被密封在火箭整流罩內(nèi)。整流罩是火箭的突出部分，由兩片子彈頭形狀的半殼組成，使火箭能切開低層的大氣。一旦到達(dá)大氣層頂端，這兩片半殼就會(huì)從火箭上分離，墜落到地面。
X-37B和太空騎士還有另一個(gè)共同點(diǎn)：它們都裝有太陽能板，可以在軌道飛行時(shí)為自己供能，從而延長(zhǎng)任務(wù)時(shí)間。太空飛機(jī)在重新使用時(shí)都需要進(jìn)行翻新，太空騎士也不例外。當(dāng)然，最重要的是，我們終于又有機(jī)會(huì)見到新的太空飛船在地面和太空之間往返穿梭了。
廣告聲明：文內(nèi)含有的對(duì)外跳轉(zhuǎn)鏈接（包括不限于超鏈接、二維碼、口令等形式），用于傳遞更多信息，節(jié)省甄選時(shí)間，結(jié)果僅供參考，IT之家所有文章均包含本聲明。