前沿热点：神秘的空天飞机之大国博弈，未来制天权的重器？

2022-08-19 17:07:39 来源：科普中国

这几天，有关中国空天飞机试验的消息刷了屏，引发热议，由此激起了网友们一阵狂欢。作为中国人，我同样对中国航天事业的进步感到由衷的高兴和自豪。但问题是，我国的空天飞机真的像某些网友形容的那样，达到了与老美一决高下的水平吗？

科学问题还是得本着科学态度来分析，现在我们就一起来探讨一下。

(资料图片)

空天飞机是航天飞机的升级版/

空天飞机是航空和航天技术高度结合的产物，是未来航天发展的最前沿趋势，这方面技术的掌握程度，可以彰显一个国家的科技和综合实力。但空天飞机不是谁想搞就能搞得了的，也不是谁想搞就能搞得好的。

事实上，空天飞机是在航天飞机基础上发展起来的，有人将空天飞机比喻为航天飞机的升级版。世界上拥有过的航天飞机只有美国和前苏联，而进入实用阶段的航天飞机只有美国。美国航天飞机从1972年开始列入研制计划，1977年研制出第一架航天飞机“企业号”，此后相继推出“挑战者号”、“发现号”、“亚特兰蒂斯号”、“奋进号”等。

除第一架“企业号”主要用于测试，没有进行过载人执行任务以外，其余五架航天飞机从1981年开始正式执行太空任务，直到2011年全部退役，在人类航天史留下了光辉灿烂的一页。

在30年时间里，这些航天飞机载人进入太空执行任务累计135次，运送宇航员达852人（次）。其中执行任务最多的是“发现号”，载人上天39次，搭载宇航员252人（次），在轨飞行累计达到365天。

有两架航天飞机在执行任务过程中炸毁，一架是“挑战者号”，在1986年1月28日执行第10次太空任务的升空过程，由于右侧固态火箭推进器上面一个O型环失效导致爆炸解体；一架是“哥伦比亚号”，在2003年2月1日上午9点，完成第28次太空任务后，返航再入大气层时，由于碳隔热板受损，炽热气体进入机体导致爆炸解体。

这两次事故导致了14名宇航员丧生，是数十年航天史上最惨烈的事件，教训十分深刻。可见在航天事业中，哪怕一点点微小的纰漏，都会酿成无法挽回的事故。

在上世纪太空争霸时期，前苏联也研制了一架叫“暴风雪号”的航天飞机，是在借鉴美国航天飞机的基础上，形成了自己的某些特色。这架航天飞机只进行过一次试飞，用能源号运载火箭送入250公里的地球亚轨道，飞了3小时后顺利降落。

此后，前苏联的航天飞机就再也没有上天过，直到前苏联解体这个计划就被时任俄罗斯总统叶利钦下令终止了。

实际上，美国早在1960年就开始构想研制空天飞机，当时被称为“跨大气层飞行器”，代号为X-15、X-23、X-24等，但限于当时的技术和各种原因，并没有成功，计划被搁置。一直到1986年，美国借鉴了航天飞机的成功经验，重新启动了空天飞机研制计划。

此后，美国先后推出了X-30、X-33空天飞机试验项目，后者曾被称为“冒险星”计划，但最终没有成功，这被称为第一代空天飞机计划。1996年，NASA（美国航空航天局）启动了X-37计划，经历了十几年不间断研制改进和试验，于2010年实现了首飞成功，这时的型号已经叫“X-37B” 。

空天飞机与航天飞机的异同/

空天飞机与航天飞机最大的相似之处，就是都能够在地球低轨道执行任务，又能够独立返回地面，属于可以重复使用的轨道航天器，而且在外形上也差不多。但两者存在很多区别，主要有如下几点：

第一，外形方面既像又不像。看起来，空天飞机和航天飞机差不多，但一个大一个小。航天飞机相对很大，如美国航天飞机主体长37.2米，高17.27米，翼展29.79米；分上中下三层，里面有飞行控制室、卧室、洗浴室、厨房、健身房、储物室，可容纳8人；货舱长18.3米，直径4.6米，可装载24吨货物进入太空，装载19.5吨货物返回地面。

而空天飞机则小多了，以X-37B为例，约长8.8米，宽2.9米，翼展4.6米，货舱窄小，只能载荷约2吨左右。因此，空天飞机只能算是一架迷你型的航天飞机。

第二，功能不同。航天飞机的任务比较单纯，主要是用于太空探索和承担太空与地面之间往返的运送任务；空天飞机则除了承担航天飞机的任务外，还可作为商业用途，快速穿梭于世界各大城市之间，执行货物或人员的运送；并可作为军事用途，用于侦察、远程打击和轰炸，争夺制空权和制天权。

因此，相对航天飞机，空天飞机具有执行任务更加多样性和灵活性的特点。如我国正在研制的神龙空天飞机，就有轻型版的战斗机和重型版的轰炸机两款。

第三，发射方式有区别。航天飞机发射只能采用火箭发射架垂直发射；空天飞机则既可以采用火箭垂直发射，也可以搭载在重型飞机上水平发射，具有更灵活的发射方式。

第四，动力系统有区别。航天飞机只装备有适宜无氧状态下太空飞行的火箭发动机，空天飞机则同时安装有特制的飞机发动机和火箭发动机，既可以在太空无氧条件下飞行，也可以在进入大气层后采用改进后的飞机发动机有氧飞行，由此降低了氧化剂和燃料用量。

因此，空天飞机具有更高的科技含量和广泛地运用前景。据悉，一些国家还在研究核动力空天飞机，并可能在2050年问世，这将是人类航空航天技术的重大飞跃，其影响力不但波及地球近地轨道，还将延伸到未来对月球、火星的探险和移民活动中。

目前，只有美国、俄罗斯、中国、欧盟和日本等少数几个国家拥有这个科技能力和实力。即便是这些国家，空天飞机的研发也是有快有慢，有好有差。但总体上说，空天飞机都还在试验阶段，还没有一个国家推上了实用。

美国的空天飞机X-37B/

X-37B空天飞机由美国政府投资，NASA委托波音公司研制，并由其旗下“幻影工厂”制造，是世界上首款进入实用性飞行试验的空天飞机，最高速度能够达到音速25倍以上，常规军用雷达技术对其无效，被认为是未来太空战斗机的雏形。

X-37B除了执行常规的空天任务外，还能够对敌国卫星和其他航天器进行军事行动，包括控制、捕捉、摧毁等行动，还能够对敌国进行军事侦察、打击地面目标等。

尽管各国空天飞机研制处于绝密等级，但不得不说老美的X-37B是曝光最多的，网络上充斥着其壮观的外形。这款空天飞机长8.8米，高2.9米，翼展4.6米，约为航天飞机的1/4大小，起飞重量超过5吨，外形酷似跑车，尾部有两扇尾翼竖起。

这款空天飞机自从2010年问世，就没有间断地进行飞行试验，先后已经发射六次。2010年首次飞行就在轨达到225天，后来就一次比一次时间长。据悉这型飞机一共制造了3架，2011年3月5日第二次飞行试验就是另一架，到2012年6月16日成功返回地球，在轨飞行了15个月。

2012年12月11日第三次发射，上天的是2010年首次试验任务的同一架空天飞机，这次到2014年10月14日才返回地球，在轨飞行时间达到671天，又一次刷新了纪录。

2015年5月20日，X-37B执行第四次上天任务，与以往守口如瓶严格保密的方式不同的是，老美在任务之前就主动透露，将在飞行中测试一种能提升能耗的新型高效推进器。美国空军快速反应能力办公室主任兰迪·沃尔登表示，此前3次飞行任务主要是验证飞行器，而此次任务的重点将转为对实验性载荷的测试。

但具体试验过程依然是犹抱琵琶半遮面，由此引起世界舆论的高度关注和猜测，有人推测这次很可能是检验“一小时打击全球目标”的实战检验，说明老美的空天飞机已经接近投放实战。这次测试到2017年5月份结束，在天飞行达到718天。

第五次测试从2017年9月7日升空，至2019年10月27日返回，在轨飞行780天，又创造了纪录；第六次测试从2020年5月17日开始，到今天还在太空游弋，已达到820天。X37-B还会在轨飞行多久？目前没有何时降落的消息。

有人认为，老美的X-37B飞行时间的终极目标是2000天，这不是不可能的。因为一般地球观测和通讯卫星通常可以运行5年以上，行星探测器运行时间更长。空天飞机某种意义上来说，也是一种空间探测器，飞得更久就不足为奇了。

而老美过去发射的各种行星际探测器动辄都运行了几十年，如在火星工作的有些探测器和火星车都工作了十几年，依然还在工作；上世纪发射的旅行者1号、2号姊妹探测器，已经在空间飞行45年了，最远的旅行者1号已经距离我们235亿公里了，还能够与地球联络。

因此，纵观世界空天发展现状，老美的空天飞机遥遥领先地走在世界前列是不争的事实，没有之一。

中国的神龙号空天飞机/

老美的X37B不断秀出肌肉，引得世界一些有能量的国家和地区心痒难耐，纷纷推出自己的空天飞机研制计划。中国这些年科技和经济实力不断提升，在空天飞机这个比拼国力战力的大国重器上，自然不甘落后。

但中国的空天飞机研制计划属于绝对机密，极少有消息报道，媒体对此讳莫如深。我们只能凭着网络上一些只言片语来拼凑中国空天飞机的研制进展情况。早在2007年12月11日，有人就在某军事网站上传了一种神秘飞行器图片，一架中国空军轰-6的肚皮下面，挂载这一架小“飞机”，表面涂有五星红旗和“神龙”字样。

这被广泛认为是中国神龙空天飞机最早的照片。既然2007年都开始样机试验了，说明中国的空天飞机研制在数年前更早的时候就开始了。此后，中国官方多次宣称成功发射和返回了“可重复使用航天器”，寥寥数语的消息从来没有配以图像，由此人们普遍猜测这就是中国神龙空天飞机试验。

真是神龙见头不见尾啊，虽然网上有许多对中国空天飞机的艺术构图，但其真容还真难得一窥。由此让人不禁想起苏轼描述庐山的绝妙诗句：横看成岭侧成峰，远近高低各不同，不识庐山真面目，只缘身在此山中。

对此，外媒报道和猜测得比较多，中国媒体却讳莫如深。有人把这种现象解释为：过于先进，不便展示；消息越少，内涵越是深刻。人们比较确定的认为，中国空天飞机测试至少有两次，一次是2020年9月4日，在酒泉卫星发射中心采用长征二号F运载火箭发射升空，在轨两天后于9月6日返回；还有一次就是前几天的2022年8月5日，以同样的地点同样的火箭发射。

长征二号F似乎成了中国空天飞机的御用运载火箭，因为只有这架火箭适合发射空天飞机这种大小重量的“可重复使用航天器”。荷兰代尔夫特工业大学一位叫Marco Langbroek的博士，不断跟踪了8月5日发射后的飞行轨迹，并预测在8月15日返回降落在罗布泊，由此闹得网络上沸沸扬扬。但最终还是神龙见头不见尾，没有后续报道。

由此，我们的空天飞机有多大能耐，能不能像某些网友说的能与X37B一较高低，没人知道。

世界各国的空天飞机发展趋势/

其他一些国家的空天飞机研制消息同样也极少，且进展远远没有达到X37B的层次，甚至与中国神龙也还有一段距离。

欧盟正在联合打造所谓“20XX”空天飞机计划，但宣称主旨是为了开通未来太空航班。参与这项计划的有德国、西班牙、奥地利、瑞士、意大利、比利时、荷兰、法国和瑞典，在欧盟支持下，这些国家已经在“20XX”空天飞行器项目中研究了三年。

走在比较前面的是德国，他们研发的空天飞机命名为“SpaceLiner” ，据称采用这种飞机从欧洲到澳大利亚的航程可缩短到90分钟，目前的进展还处于对新技术的测试和验证阶段。

俄罗斯研制的空天飞机更是神秘，官方只称其为“某种航天器”、“未知航天器”。据报道，在2021年9月9日晚上，俄罗斯从普列谢茨克航天发射场第43号发射台成功发射了一枚“联盟”-2.1V轻型运载火箭，与以往不同的是这枚火箭有些古怪，除了没有过去常规的捆绑式助推器，整流罩两侧还各有一个鼓包。由此外界猜测，里面装的可能是俄罗斯版的X37B。

虽然印度目前连载人飞船、空间站等计划都还望尘莫及，但沉浸在“世界强国梦”中的他们自然不甘在空天飞机项目中落后，早在2019年5月，就进行过类似X37B的空天飞机试验，比我国还早了一年。他们采用一枚S-9固体火箭，将一架命名为RLV-TD的技术验证机送到64.8公里的高空，进行了约10分钟的飞行，最高速度达到5马赫。

这次试验并非真的原型机，而是缩小了尺寸的模型机，也没有真正进入近地轨道，但还是有收获的，至少成功验证了大气环境的飞行姿态，在空天飞机研发上进了一步。

日本的研制计划开始更偏向于和平利用和民用。早在1988年，日本政府专家委员会就宣布，将花费140亿美元，打造一架10个座位的空天飞机，能以30倍音速在地球近地轨道飞行。空天飞机采取跑道滑行的传统方式起飞，在大气层采用喷气发动机将飞机加速到10马赫，到达30~50公里高度时，再采用火箭发动机提升速度。

后来，日本又提出了H-Ⅱ轨道飞机计划，同样采取垂直火箭发射，跑道式返回，扬言在2000年建成。但这两种方案到现在都没有后话，是骡子是马都还没有拉出来溜溜。

世界上可能还有一些国家在鼓捣这个玩意，不过消息就更少了，也可能还没有谁鼓捣出个名堂。从这些仅有的信息，我们就可以看出，争夺制天权的动作正在全球风起云涌的上演，未来的太空争霸战一定会打响吗？

很早以前，联合国就有了和平利用太空的一系列法规，各国也签署了太空非军事化的协议。但正像科幻作品中描述的那样，黑暗森林和猜疑链效应似乎正在吞噬着人类灵魂，随着科技在太空领域的不断提升，太空非军事化的良好愿望似乎正在化为泡影。

这种发展趋势，对人类的生存来说，这是好事还是坏事呢？我们现在完全无法定论，只能拭目以待。对此，各位如何看？欢迎讨论点评。

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关键词：航天飞机空天飞机执行任务