“力鴻一號”首飛成功，亞軌道飛行器本領有多大？

1月12日，我國“力鴻一號”沖上120公里高空，飛越卡門線，隨后載荷艙平穩著陸，圓滿完成了首次亞軌道飛行試驗。那么，亞軌道飛行器有哪些優勢，能滿足哪些特殊需求？為了研發它，需要借助哪些技術？未來，亞軌道飛行器有可能具備怎樣的應用前景呢？

獨特優勢填補“空白”

相比在軌航天器，亞軌道飛行器的飛行高度更低，無法像衛星那樣長期環繞地球。不過，亞軌道飛行器的“黃金空域”是距地面20～100公里高度的臨近空間，而這個介于航空與航天之間的特殊空域賦予了亞軌道飛行器不凡的本領——既能利用太空邊緣的微重力環境開展工作，又能發揮靈活機動優勢，完成特殊任務。因此，亞軌道飛行器逐漸成為各國爭相布局的空天產業新熱點。

在科研領域，亞軌道飛行器堪稱“低成本空天實驗室”，支持各種微重力環境科學實驗任務。相比在軌航天器，它的綜合成本顯著降低。而相比落塔、飛機俯沖等獲取失重環境的方式，它又能將高水平微重力環境的維持時間從數秒、數十秒延長到至少數百秒，載荷還可回收復用。

例如，我國“力鴻一號”首次飛行任務搭載了微重力激光增材制造實驗設備和航天輻射誘變月季種子，實驗成果被帶回地面分析研究。未來，亞軌道飛行器將為太空制藥、材料科學、生命科學等提供更高效的工作平臺，通過高頻次飛行，助力實驗成果快速迭代優化。

在特殊任務領域，亞軌道飛行器有望再建新功。臨近空間稀薄大氣支持亞軌道飛行器保持高速，進行機動滑翔，飛行軌跡難以預測，又超出了多數防空武器的有效射程，生存力較強，因此在偵察監視、應急響應等任務中別具優勢。

而且，與軌道相對固定的衛星相比，亞軌道飛行器可以隨時發射、按需返回，對特定區域實施近距離、高精度觀測，特別適用于自然災害監測、突發任務監控等場景。必要時，亞軌道飛行器還可以充當高超聲速武器搭載平臺，成為現代戰場上兼顧威懾力和實用性的新概念裝備，應用潛力很大，已成為各國軍方積極探索方向。

在商業航天領域，亞軌道飛行器正在大力開拓新興市場。美國“新謝潑德”已實現多次重復飛行，通過回收火箭助推器和返回艙，持續降低運營成本。我國“力鴻”系列也將積極應用載荷艙和運載器重復使用技術，未來計劃實現10次以上復用，獲取成本優勢，促使太空旅游從遙不可及的夢想變得“觸手可及”。國外多款亞軌道飛行器已經讓非專業人士有機會體驗失重感，欣賞地球全貌。

▲ 我國“力鴻一號”首次亞軌道試飛成功

核心技術筑牢根基

亞軌道飛行器想要在多方面發揮重大作用，離不開關鍵技術支持。簡單地說，它既要具備良好的氣動性能，又要像入軌航天器一樣承受太空環境考驗，跨越航空與航天的技術障礙，為此必須攻克一系列難題。

動力系統是亞軌道飛行器的“心臟”，也是最關鍵的技術難點。亞軌道飛行器需要適應從亞聲速到高超聲速的寬速域、從稠密大氣到稀薄大氣的變空域，單一動力裝置難以滿足需求。

目前，亞軌道飛行器主要包括火箭和返回艙組合體、巨型飛機空射飛行器這兩種模式，代表分別是“新謝潑德”和已退役的“太空船2號”。

更進一步，各國科研人員重點探索火箭基組合動力技術，以便在不同的飛行階段切換工作模式：低速飛行時依靠吸氣式發動機支持，利用氧氣燃燒，節省推進劑；高速飛行或進入臨近空間后，切換為火箭發動機，提供強大推力。這種組合動力系統有望保障亞軌道飛行器的必要機動性，大幅提升航程和載荷指標。

熱防護與材料技術是保障亞軌道飛行器安全往返的“護身鎧甲”。亞軌道飛行器返回途中，以極高速度穿越大氣層，與空氣劇烈摩擦，會產生數千攝氏度的高溫。同時，熱防護系統不能滿足于一次性使用，必須具備耐高溫、抗疲勞、易維護的特性。當前，新型熱防護材料日益受到重視，特別是新型陶瓷基復合材料，既輕便又隔熱，可承受多次高溫環境考驗。

而且，亞軌道飛行器的主體結構材料有必要兼顧強度與輕量化性能，確保在動力和運力相對有限的前提下攜帶更多載荷，實現重復飛行。

精準導航與控制技術是亞軌道飛行器的“大腦”，決定著飛行任務成敗。亞軌道飛行器跨越大氣層邊緣，傳統衛星導航系統在臨近空間難以持續提供精準的定位支持，地面雷達的探測范圍受限，通常無法全程覆蓋其任務軌跡。這就要求亞軌道飛行器具備自主導航能力，通過慣性導航、星光導航等復合模式精確定位，確保飛行姿態穩定、著陸精準。

同時，亞軌道飛行器對飛行控制技術要求較高，必須充分應對寬速域、變空域的復雜氣動特性，借助先進的飛控軟件，實時調整姿態，保證飛行安全。未來，人工智能技術有望幫助亞軌道飛行器控制系統處理海量復雜信息，迅速生成準確指令，發揮更大作用。

重復使用技術是降低商業航天成本的關鍵，也是亞軌道飛行器商業化的核心支撐。為此，亞軌道飛行器需要解決回收著陸、檢測維護等一系列技術難題，較實用的方法包括群傘減速回收、氣囊輔助緩沖著陸等，還有可能嘗試水平著陸模式，降低回收難度和場地要求。

回收后，亞軌道飛行器需要快速完成檢測、更換磨損部件，盡快再次執行任務。這就要求其設計做到模塊化、標準化，以便于后續升級迭代。

▲ 太空船2號亞軌道飛行器曾多次執行任務

暢想“空天擺渡車”

有跡象表明，亞軌道飛行器日益成為助推航天產業發展的“新引擎”。憑借獨特的空域優勢、先進的核心技術，亞軌道飛行器在科研、商業、空天服務等領域展現出了巨大的應用潛力，有望成為連接天地的“空天擺渡車”，深刻改變人類探索和利用太空的行為模式。

在科學研究領域，亞軌道飛行器將成為“常態化空天實驗室”。返回式載荷艙將支持重復使用10次以上，不僅能夠以較低代價提供持續時間300秒以上的微重力環境，未來還會具備按需求在軌駐留的潛力，構建起“天地往返、在軌研究、樣品返回”的完整空天環境科研流程，在監測生物特殊環境發育、太空制藥、制備高性能特種材料等任務中發揮奇效。

亞軌道飛行器還有望充當天文觀測移動平臺，運行在遠離大氣層干擾的臨近空間內，彌補地面設施和空間望遠鏡衛星的不足。未來，更多參與方可能會聯合建立亞軌道科研合作網絡，共享飛行實驗平臺和數據，加速空天科學進展。

在商業航天領域，亞軌道飛行器有潛力開啟“太空經濟”新篇章。隨著技術成熟和成本降低，未來更多人將有機會受益于亞軌道飛行器常態化運營，享受客運和貨運洲際高速服務。而私人訂制高速飛行、緊急運輸、醫療救援等也將迎來全新的市場前景。

在空天服務領域，亞軌道飛行器有望成為一體化空天體系的重要組成部分。未來，亞軌道飛行器將與衛星、無人機、地面設施協同工作，形成覆蓋海陸空天多維度的立體網絡，在導航、通信、氣象、環境監測、安防等方面提供全方位保障。

還有部分亞軌道飛行器可能朝著大型化、長期運行的模式進化，充當載人航天任務的“中轉擺渡船”和“空天倉庫”，將航天員和物資更及時、更靈活地送入軌道，或者作為航天器測試和發射任務的準備平臺。

未來，隨著更多技術難題被攻克，亞軌道飛行器的應用場景將進一步拓展，包括促使各國協調完善空天飛行活動規則，共同應對太空垃圾、空天交通管制等全球性問題，更有望為人類探索太空、改善生活帶來新機遇。正如航天事業的每次進步一樣，亞軌道飛行器進化也離不開持續創新與探索，而它為空天飛行帶來的驚喜同樣值得期待。

來源/《中國航天報·飛天科普周刊》

文/馬杰

編輯/高辰 馬驍

審核/楊建 楊蕾

監制/索阿娣

本文轉載自公眾微信號：中國航天報

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