<p class="ql-block"><b>進(jìn)入21世紀(jì)以來，人類航天技術(shù)發(fā)展日新月異，以當(dāng)前視角來看，航天工業(yè)皇冠上有兩顆明珠，一顆是以X-37B為代表的可重復(fù)使用的帶翼航天器，媒體朋友們習(xí)慣將其稱為“空天飛機(jī)”，另一顆是以SpaceX公司的獵鷹9號火箭為代表的可重復(fù)使用運(yùn)載火箭。</b></p> <p class="ql-block"><b>X-37B</b></p><p class="ql-block"><b>在很長一段時(shí)間段內(nèi)，美國在這兩條賽道上都是一枝獨(dú)秀，直到3年前，我國可重復(fù)使用試驗(yàn)航天器首飛成功，徹底打破了其在這一領(lǐng)域的技術(shù)壟斷。</b></p><p class="ql-block"><b style="color: rgb(237, 35, 8);">12月14日，新華社又發(fā)布了一條全文僅百余字的通稿報(bào)道，我國可重復(fù)使用試驗(yàn)航天器由CZ-2F運(yùn)載火箭發(fā)射成功。</b></p> <p class="ql-block"><b style="color: rgb(237, 35, 8);">當(dāng)天，美國也原本計(jì)劃使用重型獵鷹火箭發(fā)射X-37B，但由于技術(shù)故障，最終從發(fā)射工位撤回廠房，預(yù)計(jì)將推遲數(shù)周。</b></p> <p class="ql-block"><b>重型獵鷹火箭與X-37B撤回</b></p><p class="ql-block"><b>我國可重復(fù)使用試驗(yàn)航天器已經(jīng)成功實(shí)施了三次發(fā)射任務(wù)，前兩次分別是：</b></p><p class="ql-block"><b>第一次：2020年9月4日發(fā)射，2020年9月6日返回，任務(wù)時(shí)間是1天多；</b></p><p class="ql-block"><b>第二次：2022年8月5日發(fā)射，2023年5月8日返回，任務(wù)時(shí)間是276天。</b></p><p class="ql-block"><b>在軌任務(wù)時(shí)長一次比一次長，相信第三次飛行也會再創(chuàng)佳績。</b></p><p class="ql-block"><b>通稿雖短，但也有關(guān)鍵信息，比如，使用CZ-2F火箭發(fā)射，意味著可重復(fù)使用試驗(yàn)航天器的發(fā)射重量在8.6噸以內(nèi)，也可自主返回預(yù)定著陸場。</b></p> <p class="ql-block"><b>7年前用于天宮二號空間實(shí)驗(yàn)室發(fā)射任務(wù)的CZ-2FT運(yùn)載火箭</b></p><p class="ql-block"><b>三年以來，堪稱“絕密”的可重復(fù)使用試驗(yàn)航天器從未露出真身，但這并不妨礙其作為國之重器的戰(zhàn)略價(jià)值，我們也可從美國X-37B身上對其管中窺豹。</b></p><p class="ql-block"><b style="color: rgb(237, 35, 8);">雖然媒體朋友們習(xí)慣將X-37B與可重復(fù)使用試驗(yàn)航天器稱為“空天飛機(jī)”，這完全是誤會了，可以先看看航天飛機(jī)與空天飛機(jī)的定義：</b></p><p class="ql-block"><b>航天飛機(jī)指的是，利用助推火箭垂直起飛，然后啟動軌道飛行器進(jìn)行軌道航行，返回地面時(shí)滑翔降落，可以重復(fù)使用。</b></p><p class="ql-block"><b>空天飛機(jī)指的是，能在機(jī)場跑道上水平起飛和降落，既可在大氣層內(nèi)飛行，也可在大氣層外飛行的飛行器。動力裝置在大氣層內(nèi)用吸氣式發(fā)動機(jī)，在大氣層外使用火箭發(fā)動機(jī)。</b></p> <p class="ql-block"><b>騰云空天飛機(jī)</b></p><p class="ql-block"><b>顯而易見，雖然X-37B長的像飛機(jī)，而且能夠進(jìn)入太空飛行，但它仍然需要依賴運(yùn)載火箭垂直起飛助推發(fā)射，在大氣層內(nèi)只能進(jìn)行無動力滑翔飛行，這就是典型的航天飛機(jī)。</b></p> <p class="ql-block"><b>X-37B與火箭整流罩組合</b></p><p class="ql-block"><b>可以看到，不論是X-37B，還是可重復(fù)使用運(yùn)載火箭，對于美國航天而言，都是長達(dá)半個(gè)多世紀(jì)持續(xù)高強(qiáng)度投入的龐大存量技術(shù)資產(chǎn)的再發(fā)展成果。</b></p><p class="ql-block"><b style="color: rgb(237, 35, 8);">雖然航天飛機(jī)與空天飛機(jī)的定義不同，代表的技術(shù)層次也不同，但它們都屬于“空天飛行器”，都可以在大氣層內(nèi)外空間跨域飛行，其飛行特征離不開一個(gè)詞匯，就是“高超音速飛行”。</b></p><p class="ql-block"><b>雖然X-37B先聲奪人，然而美國在高超音速飛行領(lǐng)域的落后也是顯而易見，海陸空各軍種發(fā)展的高超音速導(dǎo)彈，不論是吸氣式，還是滑翔式，皆屢屢失敗，這與我國琳瑯滿目的各型高超音速裝備形成了強(qiáng)烈的反差對比。</b></p><p class="ql-block"><b>從DF-26的雙錐體滑翔制導(dǎo)戰(zhàn)斗部，到DF-17的乘波體戰(zhàn)斗部，再到各型吸氣式高超音速飛行器的研制突破，我國毫無疑問已經(jīng)躋身世界高超音速裝備領(lǐng)域先進(jìn)梯隊(duì)的最前列。</b></p> <p class="ql-block"><b>這一切都要?dú)w功于科學(xué)的戰(zhàn)略決策，早在上個(gè)世紀(jì)90年代初期，載人航天工程立項(xiàng)之前，國內(nèi)相關(guān)各院所單位對載人天地往返載具的選型進(jìn)行了一場大討論，多個(gè)設(shè)計(jì)方案參與打分評選，其中就包括多款帶翼航天器，甚至還有更為激進(jìn)的兩級入軌空天飛機(jī)方案。</b></p><p class="ql-block"><b>在正式的打分評選中，航天飛機(jī)方案獲得了最高評分，這與如今我們看到的神舟飛船方案是完全不同的。</b></p><p class="ql-block"><b>然而，航天工程從來也不是單純的技術(shù)問題，因?yàn)樗婕叭肆?、物力、?cái)力的支配，屬于戰(zhàn)略性工程，錢學(xué)森正是基于這種戰(zhàn)略視野，將關(guān)鍵的一票投給了載人飛船方案，這才有了如今的神舟號載人飛船。</b></p> <p class="ql-block"><b style="color: rgb(237, 35, 8);">雖然基于戰(zhàn)略因素考量，載人飛船方案適合我國在那一時(shí)期的基本國情，但這并不代表航天飛機(jī)方案的落后，恰恰相反，因此，在將關(guān)鍵一票投給載人飛船方案沒多久，錢學(xué)森就再次寄語年輕一代航天人：航天事業(yè)的又一重大發(fā)展是空天飛機(jī)，尤其是把它作為用半小時(shí)即可橫跨2萬公里的民航工具，所以空天飛機(jī)應(yīng)是21世紀(jì)的重大成就。21世紀(jì)的中國人一定要在空天飛機(jī)上顯一顯身手，一件國家大事！</b></p><p class="ql-block"><b>航天飛機(jī)與空天飛機(jī)并不是完全不同的技術(shù)賽道，發(fā)展空天飛機(jī)通常都需要航天飛機(jī)的技術(shù)積累，也可以說，發(fā)展航天飛機(jī)是打通空天飛機(jī)研發(fā)瓶頸的必由之路。</b></p><p class="ql-block"><b>媒體朋友們也習(xí)慣將X-37B稱為空天戰(zhàn)機(jī)，對它充滿了軍事幻想，但就實(shí)際情況而言，X-37B實(shí)在是撐不起這一稱號。</b></p> <p class="ql-block"><b>比如有人說，X-37B可以進(jìn)行軌道機(jī)動，可以捕獲他國航天器進(jìn)行破壞，即便不能破壞，還能對他國航天器進(jìn)行抵近偵察。</b></p><p class="ql-block"><b>理論上，X-37B可以干這些事，但有比它更適合干這些事的軍用衛(wèi)星。以X-37B這種航天飛機(jī)而言，其進(jìn)行軌道飛行時(shí)，自身有機(jī)翼、隔熱瓦等結(jié)構(gòu)死重，在進(jìn)行軌道機(jī)動飛行時(shí)相較于相同功能的衛(wèi)星，需要消耗更多的燃料，而且它本身只善于改變軌道高度的機(jī)動飛行，大范圍改變軌道傾角的能力十分有限。</b></p><p class="ql-block"><b style="color: rgb(237, 35, 8);">不論是X-37B，還是我們的可重復(fù)使用試驗(yàn)航天器，它們的核心價(jià)值仍然在于技術(shù)驗(yàn)證，為以后研制真正的空天飛機(jī)開辟技術(shù)通路。</b></p><p class="ql-block"><b>比如帶翼航天器返回地球時(shí)，入口速度可達(dá)25馬赫，這一速度幾乎是殲-20極速的12倍有余，在與大氣層高速摩擦過程中，會形成高熱等離子鞘，溫度可達(dá)兩千多攝氏度，需要高性能隔熱材料對航天器進(jìn)行屏蔽保護(hù)。</b></p> <p class="ql-block"><b>我國在隔熱材料領(lǐng)域的技術(shù)水平已經(jīng)居于世界領(lǐng)先水平，最具代表性的就是三年前新一代載人飛船試驗(yàn)船應(yīng)用的“</b><b style="color: rgb(237, 35, 8);">輕質(zhì)碳基微燒蝕防熱材料”，</b><b>此種材料能夠抵御3000攝氏度高溫?zé)g，可勝任載人登月、載人登火星、載人登小行星等各類深空探測器的返回地球任務(wù)。</b></p><p class="ql-block"><b>以往再入航天器抵抗高溫?zé)g的辦法就是在隔熱材料上堆尺寸堆重量，比如美國用于載人重返月球任務(wù)的獵戶座載人飛船，發(fā)射重量達(dá)到了26.5噸，其中返回艙重量是10.4噸，返回艙內(nèi)部居住空間僅有9立方米。</b></p> <p class="ql-block"><b>獵戶座飛船在軌畫面</b></p> <p class="ql-block"><b>獵戶座飛船返回艙返回地球后</b></p> <p class="ql-block"><b>獵戶座飛船返回艙內(nèi)部畫面</b></p><p class="ql-block"><b>這是</b><b style="color: rgb(237, 35, 8);">因?yàn)槠涓魺岵牧闲阅苈浜?，需要更大的?cè)壁傾角，這也是為什么獵戶座飛船返回艙看上去更加低矮的原因，以降低返回艙側(cè)壁的防熱壓力，更大的側(cè)壁傾角，直接壓縮了返回艙內(nèi)部居住容積，加上他們的材料又比較笨重，本就局促的空間變得更加局促。</b></p><p class="ql-block"><b>我國的輕質(zhì)碳基微燒蝕防熱材料就完全不同，其材料密度極低，本身重量就輕，加上還有微燒蝕功效，也就是說再入燒蝕過程中，只需燒蝕材料的一小部分，就能完成隔熱溫控任務(wù)，由于性能優(yōu)異，所以我們的返回艙側(cè)壁傾角很小。</b></p> <p class="ql-block"><b>我國新一代載人飛船試驗(yàn)船與獵戶座飛船對比，我們的側(cè)壁傾角顯然更小。</b></p><p class="ql-block"><b>如此一來，首先從結(jié)構(gòu)上就能獲得更大的返回艙內(nèi)部容積，其次，由于隔熱性能優(yōu)異，只需少量隔熱材料就能完成隔熱任務(wù)，進(jìn)一步釋放返回艙內(nèi)部容積。</b></p> <p class="ql-block"><b>新一代載人飛船試驗(yàn)船返回艙高速再入大氣層</b></p> <p class="ql-block"><b>新一代載人飛船試驗(yàn)船返回艙返回地球后的外觀</b></p><p class="ql-block"><b>所以，</b><b style="color: rgb(237, 35, 8);">我國新一代載人飛船試驗(yàn)船返回艙在比獵戶座飛船返回艙輕了足足3噸的基礎(chǔ)上，內(nèi)部卻有13立方米的大空間，比獵戶座飛船足足多出了4立方米</b><b>。國產(chǎn)輕質(zhì)碳基微燒蝕防熱材料可以說形成了對獵戶座飛船、載人龍飛船、CST-100星際線飛船的跨代領(lǐng)先優(yōu)勢。</b></p> <p class="ql-block"><b>新一代載人飛船返回艙內(nèi)部的大空間，貨格可拆。</b></p><p class="ql-block"><b>這還只是載人飛船用新一代隔熱材料，我國還有另一款不方便透露的新型金屬基隔熱材料，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于各型空天飛行器。</b></p><p class="ql-block"><b style="color: rgb(237, 35, 8);">除了隔熱材料，還有新一代制導(dǎo)技術(shù)的應(yīng)用。</b></p><p class="ql-block"><b>嫦娥五號T1試驗(yàn)器、新一代載人飛船試驗(yàn)船、嫦娥五號探測器、天問一號探測器、神舟系列載人飛船，這些大名鼎鼎的航天器均應(yīng)用了由我國獨(dú)創(chuàng)的自適應(yīng)預(yù)測校正制導(dǎo)技術(shù)。</b></p><p class="ql-block"><b>自適應(yīng)預(yù)測校正制導(dǎo)技術(shù)的全稱是</b><b style="color: rgb(237, 35, 8);">“全數(shù)字全系數(shù)自適應(yīng)預(yù)測校正制導(dǎo)”</b><b>，它能夠根據(jù)航天器的飛行狀態(tài)和當(dāng)前的制導(dǎo)策略，預(yù)報(bào)飛行終點(diǎn)誤差，并根據(jù)誤差與飛行過程中的各自約束條件，自主計(jì)算出接下來的制導(dǎo)策略，直至將航天器精確引導(dǎo)至飛行終點(diǎn)。</b></p> <p class="ql-block"><b>新一代載人飛船試驗(yàn)船返回艙正中靶心</b></p><p class="ql-block"><b>基于此種技術(shù)，三年前，新一代載人飛船試驗(yàn)船首次飛行就創(chuàng)造了10.8環(huán)的高精度落點(diǎn)成績，最終落點(diǎn)正中靶心，實(shí)際上在此項(xiàng)技術(shù)的幫助下，更早以前的嫦娥五號T1試驗(yàn)器，在月地高速再入任務(wù)中就已經(jīng)刷新了人類同類航天器的開傘點(diǎn)精度。此后，此項(xiàng)技術(shù)又助力天問一號著陸巡視器高精度登陸火星預(yù)選著陸區(qū)。</b></p><p class="ql-block"><b>自適應(yīng)預(yù)測校正制導(dǎo)技術(shù)可以說是萬金油，其應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛，</b><b style="color: rgb(237, 35, 8);">尤其是可以用于空天飛行器的再入飛行，</b><b>這也是為什么我們在短短三年內(nèi)，可重復(fù)使用試驗(yàn)航天器一舉就能夠與昔日的世界最強(qiáng)同臺競技的原因。</b></p><p class="ql-block"><b>除了目前已經(jīng)應(yīng)用的各項(xiàng)高新技術(shù)產(chǎn)品，為了盡快打通空天飛機(jī)研發(fā)的技術(shù)通路，我們已經(jīng)在前瞻布局，有些甚至已經(jīng)邁過技術(shù)研究的層面，正在快速逼近工程應(yīng)用的目標(biāo)。</b></p><p class="ql-block"><b>比如適配騰云空天飛機(jī)的云龍組合動力發(fā)動機(jī)已經(jīng)完成原理樣機(jī)的研制，還有前不久央視大規(guī)模公開報(bào)道的JF-22高超音速風(fēng)洞，以及爆震脈沖發(fā)動機(jī)。</b></p> <p class="ql-block"><b>云龍組合動力發(fā)動機(jī)原理樣機(jī)</b></p> <p class="ql-block"><b>除了高新技術(shù)裝備的研發(fā)布局，我更懂得讓技術(shù)成果快速轉(zhuǎn)化為戰(zhàn)斗力，比如無偵-8高速無人機(jī)，它可以實(shí)現(xiàn)大范圍快速偵察，獲取高價(jià)值戰(zhàn)場情報(bào)，為各類作戰(zhàn)平臺提供打擊指引，這款飛機(jī)其實(shí)也是航天飛機(jī)技術(shù)的衍生品，比如它的高速無動力返場、自主高速滑跑著陸。</b></p> <p class="ql-block"><b>無偵八</b></p><p class="ql-block"><b>反觀美國，在這些方面調(diào)子總能起的很高，然而最終落地的項(xiàng)目可以說是一地雞毛……</b></p><p class="ql-block"><b>可以自信地說，人類第一架真正意義上具有大氣層內(nèi)外空間自主飛行能力的空天飛機(jī)必將在中國率先誕生。</b></p>