下一代的航天器

肯尼迪中心的测试技师高里·金正在测试传感器中的一块电子板

未来航天器的艺术想象图

俄罗斯工程师展示的一种更新型的光帆航天器

　　下一代的航天器

　　□张小军

　　预测21世纪的航天器，是非常困难的。仅在短短100年中，人类已经从蹒跚起飞跃进到无限太空。于是只能把航天器目前的走势做一简单回顾，希望读者能够从中寻出些许未来的曙光。

　　航天飞机被淘汰

　　航天飞机将被淘汰。在100多次发射历史上，航天飞机已经先后两次发生机毁人亡的恶性事故。虽然美国宇航局已经对航天飞机的部分设计，如燃料箱进行了大幅修改，但“胎里”带来的毛病决定了航天飞机仍然不安全。

　　设计学的一条基本原则是，越复杂的东西越容易出问题，但目前航天飞机里面有3500个重要的分系统和250万个零部件。另外，在发射升空时，航天飞机会携带数百吨液氢和液氧。这使得航天飞机就像一枚飞行着的巨型炸弹，危险随时存在。根据美国总统布什的太空计划，在2010年美国完成国际空间站工作后，将停止使用航天飞机。

　　有部分专家主张，放弃传统的用火箭把航天器送入太空的办法，改用航天器自身的力量升空和着陆，或者用一架飞机从高空发射航天器，然后航天器使用冲压式喷气发动机等动力手段从大气中吸取氧气以达到逃逸速度。

　　在新型航天器的研究中，美国的X－33曾经红极一时。X－33由美国斯昆克沃克斯公司研制。按照原计划，这种航天器只有一级，其冲压式喷气发动机可以自动适应大气压力的变化。X－33由超现代化的钛合金制成，安装着氢氧液态燃料火箭发动机，能够保持8马赫至13马赫的速度。发动机使用了石墨和耐热技术。其最大飞行高度———120公里，起飞重量———131吨。然而，经过长达五年的研制并消耗了12.5亿美元的投资后，这个计划最终被取消。研究人员说：“事实证明，我们尚未掌握如此先进的技术。”

　　基本标准

　　没有规矩，不成方圆。美国已经制定出接替航天飞机的轨道空间飞机的基本标准：使用标准火箭发射，有一定的货运能力。在返回地球时，轨道空间飞机将会像飞机一样着陆，这与目前的航天飞机很相似。与航天飞机相比，轨道空间飞机系统在轨道上的可操作性更强。不过，轨道空间飞机的体积将小于现有的航天飞机，因此其有效载荷也更小。

　　毫无疑问的是，航天飞机可多次往返的优点将在未来航天器中得到继承。除了美国外，俄罗斯正在研制“快速帆船”多次往返载人飞船，中国航天专家龙乐豪也透露，中国正在加快研制的新一代运载火箭，核心也是重复使用技术。

　　未来航天器的一个重要瓶颈仍是动力问题。目前使用的液氢燃料，不仅成本高昂，而且非常不稳定。核动力是解决航天动力问题的办法之一。这种动力可以使航天器飞向火星的时间由200天减少到100天。不过，没有人敢冒险轻易把大量裂变材料装上火箭，因为一旦火箭升空时发生爆炸，那就会造成空前的环境灾难。

　　美国曾考虑斥巨资研制一艘到达火星仅需两个月的核动力宇宙飞船。这艘宇宙飞船将装配一个小型核能发电机。为了避免风险，飞船初始阶段起飞的动力仍然要靠传统的火箭提供，而不靠核能发电机，核能只是在飞船飞出地球大气层以后才会开启。

　　太阳帆也是航天器动力的一个选择。太阳帆最早起源于科幻小说，即借助面积很大、类似风帆的镜面装置，接受日光压力以驱动航天器运行。虽然日光压力并不大，但由于宇宙中几乎没有阻力，因此太阳帆的速度会逐渐增加至惊人的水平。然而，在今年6月底进行的“宇宙一号”太阳帆试验，以失败告终，证明这种技术距离成熟还很远。

　　资金来源

　　航天事业是烧钱的炉子。在目前仍无商业价值的情况下，研究新一代航天器的资金仍将主要由国家提供。

　　俄罗斯今年7月通过了2006年到2015年间联邦航天发展纲要。按照该纲要，今后10年俄航天部门共将获得2050亿卢布（1美元约合28.8卢布）的财政拨款。为了弥补资金不足，俄法还决定合作研究新一代航天器。

　　法国国家航天中心日前宣布，两国合作成立的研究中心将在2005年到2010年间投资2亿欧元用于开发新一代航天器。这一阶段主要研究关键技术。而在从2010年到2020年的第二阶段，法国与俄罗斯希望设计出新一代航天器。

　　当人类进入19世纪的时候，速度是一辆马车的速度：每小时10公里；当人类进入20世纪的时候，速度是一列蒸汽机车的速度：每小时100公里；当人类进入21世纪的时候，速度是一个普通洲际航班的速度：每小时1000公里；那么，当人类进入22世纪的时候，会是怎样呢？