美國已淘汰，歐洲放棄，中國昊龍航天飛機是技術倒退還是新突破？

航天飛機始于上世紀30年代德國的銀鳥設計。美國從70年代開始研制到2011年的全面退役，NASA最終承認其經濟性失敗。歐洲的赫爾墨斯航天飛機項目，到1992年就涼涼了。中國的昊龍貨運航天飛機一出，有人說是技術倒退，有人說是新突破。究竟如何，咱們一起來看看。

美國，航天飛機的輝煌與隕落

1981年4月12日，哥倫比亞號航天飛機第一次拖著長長的火尾沖向太空，開創了一個嶄新的太空時代。

航天飛機項目最初的設想非常美好。

NASA想著用可重復使用的航天飛機來省錢，計劃每磅的運輸成本只要118美元（以1972年的美元計算）。

但現實卻給了NASA一記響亮的耳光。

哥倫比亞號航天飛機模型

設計費、維護費七七八八加起來，每次發射的實際成本高達15億美元，平均下來每磅的運載成本在27000美元左右，比原計劃高出了200多倍。

與其同時代的一次性火箭反而便宜得多。

比如說隔壁的俄羅斯質子號火箭，發射成本才1.41億美元，每公斤成本也就6721美元。

為何會出現如此巨大的差距？

問題出在哪里？

哥倫比亞號航天飛機 Sts-58 著陸

航天飛機一開始的設想是每周一次的飛行頻率，但這在行內人看來，簡直是不切實際。

可就是這個“不切實際”的構想，偏偏成就了人類航天史上最華麗的三十年。

從把哈勃望遠鏡送上九霄云外，到護送伽利略探測器遠征木星，再到為國際空間站搭建鋼鐵骨架，五架航天飛機執行了135次任務，累計飛行1323天。

然而，輝煌的背后是沉重的代價。

哥倫比亞號航天飛機的最終制造過程

1986年1月28日，挑戰者號航天飛機在發射后73秒解體，火箭助推器的O型環在低溫環境下失效。

機上7名宇航員全部遇難，其中包括一名即將成為首位進入太空的教師克里斯塔·麥考利夫。

17年后的2003年2月1日，哥倫比亞號在返回地球大氣層時，左翼被脫落的泡沫擊中，隔熱層熔穿，7名宇航員再次魂歸太空。

兩次事故都源于“已知卻未改”的隱患。

挑戰者號航天飛機升空后爆炸

早在1977年，就有測試數據表明，火箭助推器的O型環存在潛在的災難性缺陷，可NASA和制造商愣是沒當回事兒。

NASA管理層無視了工程師對低溫發射風險的警告，并未將技術問題上報。

安全辦公室的成立、增壓服的配備、商業火箭的啟用，每一次改革都刻著血淋淋的教訓。

2011年在完成國際空間站的建設任務后，航天飛機計劃正式退役。

這標志著美國載人航天能力的重要轉變。

發現號航天飛機正在接近國際空間站

NASA開始用商業航天器來運送宇航員往返國際空間站，自己則專注于更遙遠的太空探索，比如火星任務。

如今，新一代的航天器正在崛起。

由Sierra Space開發的“追夢者”小型航天飛機計劃于2025年第三季度首次執行任務。

參考信息：
1、維基百科.《對航天飛機計劃的批評》
2、維基百科.《哥倫比亞號航天飛機失事》
3、EarthSky官網.《追夢者太空飛機首次發射推遲至2025年》

追夢者微型航天飛機模型

歐洲，航天飛機未竟的野心

其實歐洲當年也憋著一股勁兒，想在太空舞臺上秀一把肌肉，可惜啊，他們的航天飛機夢有點生不逢時，最后就成了一段鏡花水月。

上世紀80年代，當美國航天飛機項目搞得熱火朝天的時候，歐洲的工程師們也坐不住了，也想搞一架屬于自己的航天飛機。

于是乎，各種天馬行空的設計方案就冒出來了，其中最出名的，就數英國的HOTOL項目了。

HOTOL全稱是“水平起降航天飛機”。

顧名思義，就是像普通飛機一樣水平起飛，然后嗖的一下飛到太空，不用像傳統火箭那樣一級一級地分離。

航天飛機HOTOL 3D模型

HOTOL打算用一種叫做預冷吸氣式火箭發動機方案——RB545，起飛的時候借助空氣里的氧氣來助燃。

等到了高空，再切換成火箭發動機模式，用自己帶的液氧燃料。

這樣一來就能大大減輕航天飛機自身的重量，發射成本也能跟著降下來。

但HOTOL項目從一開始就面臨著各種攔路虎。

首當其沖的就是技術難度。

預冷吸氣式火箭發動機，設計和制造難度都非常高，就算放到今天，也還是個世界級的難題。

RB545發動機原理圖

那時候的歐洲，在材料、控制、燃料這些方面，技術積累還差那么點意思，想實現HOTOL的設想，難！

再一個就是燒錢。

HOTOL項目需要的研發經費，那就是天文數字。

英國政府和歐洲航天局（ESA）在掏錢這件事上，一直扭扭捏捏，誰也不想當這個冤大頭。

還有就是內部不團結。

歐洲各國在航天發展方向上，心里的小算盤打得噼里啪啦響，各有各的小心思。

位于達姆施塔特的 ESOC 主控室

法國更想搞自己的赫爾墨斯航天飛機，德國對HOTOL項目興趣缺缺。

在這種情況下，HOTOL項目想得到整個歐洲的支持，還是一個字，難！

1989年，英國政府實在扛不住了，無奈宣布終止HOTOL項目。

赫爾墨斯項目也在1992年因成本過高和無法實現性能目標而被取消。

歐洲的航天飛機夢，就這樣胎死腹中了。

1992年塞維利亞世博會期間展示的赫爾墨斯模型

HOTOL項目的失敗，也讓歐洲航天界開始反思。

于是，歐洲開始集中力量搞阿麗亞娜系列火箭。

事實證明，這個決定是相當英明的。

阿麗亞娜火箭憑借著過硬的實力，在商業航天發射市場上站穩了腳跟，也給歐洲航天掙了不少面子和票子。

參考信息：
1、維基百科.《英國航天HOTOL》
2、中國力學學會期刊網.《預冷型組合循環發動機技術》
3、維基百科.《阿麗亞娜6號》

發射臺上的阿麗亞娜5號火箭

中國，星辰大海的新航線

那咱們的昊龍貨運航天飛機是不是照葫蘆畫瓢，整個山寨復刻版？

那當然不是，昊龍貨運航天飛機可是徹頭徹尾的自主創新。

昊龍航天飛機主要是給咱們自家的空間站送貨，提供后勤保障。

而且它還得保證物美價廉，效率還得高。

昊龍是由中國航空工業集團公司成都飛機設計研究所設計出來的。

昊龍與天宮空間站交匯對接示意圖

它的外形設計就很有意思：大翅膀，圓腦袋，還配了個大三角尾翼。

融合了航天器和飛機的優點，既能像火箭一樣飛上天，又能像飛機一樣自己降落。

大長翅膀打開，能在機場跑道上平穩著陸，漂漂亮亮的回家。

而且昊龍還有一個獨創的技術，可折疊的機翼，能發射時節省空間，入軌后再展開。

個頭也不大，長度10米，翅膀展開8米，體重不到天舟貨運飛船的一半。

昊龍號航天飛機模型

為啥這樣設計？

就是省錢，發射成本更低，運輸更靈活，空間站的后勤保障也更有底氣。

昊龍最牛的地方還在于它的多功能性。

不光能送貨上門，還能把空間站的實驗樣品和壞掉的設備帶回來。

這天舟飛船就做不到了，它用完就直接燒掉了，多浪費啊！

天舟貨運飛船貨艙內貨物裝載圖

昊龍則可以和天宮空間站對接，航天員可以自由進出貨艙拿取貨物。

任務完成之后，它還能自己離開空間站，不需要人來操作，就能無動力自主降落，水平著陸。

檢查一下，修修補補，就能準備下次飛行了。

這種可重復使用的設計，大大降低了航天器的開發和運輸成本。

以后咱們的空間站越來越大，昊龍就能成為一個超級快遞員，源源不斷地提供支持。

輕舟和空間站對接示意圖

昊龍計劃在今年，搭乘朱雀三號商業火箭，進行首次飛行。

與此同時，還有一款叫做“輕舟”運飛船，計劃在今年2025年發射。

兩新型貨運航天器的出現，說明中國航天正在朝著更高效、更可持續的方向發展。

參考信息：
1、科技日報官網.《空天往返、可重復使用，貨運航天飛機“昊龍”來了！》
2、維基百科.《昊龍貨運航天飛機》
3、維基百科.《輕舟貨運飛船》