導讀如果悄悄看一眼美國國家航空航天局的藍圖，那么你一定會看到兩個驚人的計劃：關于幫助我們走向太陽系之外的巨大輕巧的太陽帆，以及供我們隨時搭載進出天體軌道的太空電....

如果悄悄看一眼美國國家航空航天局的藍圖，那么你一定會看到兩個驚人的計劃：關于幫助我們走向太陽系之外的巨大輕巧的太陽帆，以及供我們隨時搭載進出天體軌道的太空電梯。在這兩個計劃實現之前，美國國家航空航天局的X-艦隊宇宙飛船的新成員將使太空成為本世紀前二十年的度假村。

自美國太空計劃啟動以來，X系列飛機一直是太空技術的測試模型。目前有幾個正在研發中的X系列飛機實驗模型，成功之后它們使太空旅行像乘飛機一樣尋常。這些最新的X系列飛機都是可重復使用運載火箭，在它們退休之前可以反復發射到軌道上，就像航天飛機。

這些輕型飛行器旨在降低發射成本，最終可能取代自1981年以來一直在役的航天飛機。商業性質的太空旅行昂貴得使人望而卻步：將一磅(0.45千克)的載荷送入地球軌道大約需要一萬美元。而太空飛機可以把價格降低到每磅1000美元。接下來，你將會了解到美國國家航空航天局正在研發的太空飛機，以及它們假以時日將如何替代航天飛機，并被用于商業性的太空旅行。

美國國家航空航天局的X艦隊

圖解：這款X-37正在完成對航天飛機材料重返大氣層的測試。 照片由美國國家航空航天局提供

如果不是因為X系列飛機，美國可能永遠也不會到達太空。1947年在第一架飛機X-1上，查克·葉格的飛行速度超過了音速。隨后出現了100多種不同的X系列飛機的延伸，每一種都加深了我們對航天器設計的理解。讓我們來看看本世紀初美國國家航空航天局研制的X系列飛機中的三架：

X-37：將進行航空飛機技術的測試，比如重返大氣層能力。

X-34：一種亞軌道飛行器，將進行技術測試，達到降低發射的成本、時間和人員的目的。

X-33，一種可重復使用運載火箭，是替換航天飛機的原型。

X-37

在上面提到的三架飛機中，X-37是最新最快的。與眾不同的是，X-37不會靠自己的力量發射，而是借助輔助飛行器。作為無人駕駛的可編程飛機，X-37將搭載航天飛機，作為第二載荷。它進入軌道后會在航天飛機的貨艙部署，接著在軌道上運行21天，在返回地球之前進行大量實驗，最終像飛機一樣于地球著陸。

在1998年，美國國家航空航天局設計了X-37，并在1999年達成制造X-37的合同。X-37是這三個X系列飛機中唯一一個軌道飛機，速度可達25馬赫（25倍音速），即17,500英里/小時，28,163千米/小時。X-37項目是為了研究可重復使用運載火箭在極端的太空環境下的性能：40種先進的機體、推進器和操控技術。X-37項目中最主要的方向就是如何提高熱保護系統以避免在重返大氣層時被燒毀。X-37的第一次測試在2002年的早些時候，同年搭載航天飛機進入太空軌道。

X-37的外形就像縮小版的航天飛機。讓我們來看看它的一些屬性；

• 長27.5英尺（8.38米），尺寸只有當前的航天飛機貨艙的一半（比一輛校車還短）。
• 質量約6噸，屬于美國國家航空航天局制造的飛行器中極輕的一類，相當于三輛運旅車加在一起。
• 翼展為15英尺（4.57米）.
• 擁有一個7*4英尺（2.13*1.21米）的實驗艙。
• 由AR-2/3火箭發動機推進。（AR-2/3自20世紀50年代啟用，它能產生超過7,000磅的推力。它使用JP-10噴氣燃料作為推進劑，包含煤油與過氧化氫）

X-34

圖解：這是一位藝術家對X-34的想象：未來的一架用于測試的可重復使用運載火箭。 照片由美國國家航空航天局提供

在1999年6月，美國國家航空航天局將無人駕駛的X-34裝載在L-1011三星客機的下腹部進行載機飛行，并且X-34在飛行中會持續與L-1011相連。在飛行測試中，科學家們能夠分析X-34的幾項性能，包括向發動機與X-34和L-1011之間的電氣連接釋放火箭推進劑。X-34會在高度40,000英尺處被釋放，無動力滑翔至跑道降落。

在協和式超音速噴射飛機的時代，亞軌道飛機X-34速度可達8馬赫（5,600英里/小時，9,012千米/小時），機長58英尺（17.6米），翼展28英尺（8.53米）。廉價的Fastrac火箭發動機為X-34提供動力。Frastac是由現成的組件構成，這些組件的數量比一般的火箭發動機少；它通過一個單獨的渦輪泵運行，這個渦輪泵僅由煤油泵與液氧泵組成。在Frastac里，燃氣發生器會通過煤油與液氧的循環使渦輪運作，逐步消耗燃料。

X-33 – 曾經有望能替代航天飛機

圖解：盡管X-33的計劃推遲了兩年，美國國家航空航天局仍然堅持不懈。照片由美國國家航空航天局提供

1981年4月12日，哥倫比亞號航天飛機成功進入軌道，開啟了太空旅行的新時代。從那之后，航天飛機就成為了美國國家航空航天局主要的運載工具，負責在太空中進行科學研究、部署衛星等太空器，還能幫助宇航員建造國際空間站。然而，盡管航天飛機有諸多成就，但昂貴的費用仍然是不爭的事實：航天飛機貨艙里每一磅載荷的費用高達10,000美元。而每架航天飛機的一對固體火箭助推器要運載一百萬磅（453,592千克）的推進劑；大型外部儲存罐要盛放500,000加侖的超冷液氧與液氫，供航天飛機的三個主要火箭發動機燃燒。每一次任務中，巨量的推進劑以及更換固體火箭助推器的天價迫使美國國家航空航天局另尋出路——X-33。

X-33，到計劃制定完成為止，或許算得上是美國國家航空航天局最寄予厚望、最不惜工本的一架航空飛機。

X-33是獨特的單級入軌航天器的原型，在它之前從沒有過楔形的航天器。在X-33底部，它寬77英尺（23.5米），長69英尺（21米）。這樣的設計是為了使其能夠裝載所有的推進劑，以代替固體火箭助推器；再加上主燃料缸的消失，航天飛機的起飛重量能夠降低，從而降低昂貴的費用。X-33的發射成本與后續執行的費用在當時預估只有普通航天飛機的十分之一。

但是從1996年開始，X-33計劃出現了很多問題。在當時，它比預計計劃要晚兩年，美國國家航空航天局與洛克希德·馬丁公司花費超過10億美元，并且曾期望它能在2003年能一展拳腳，但是令人惋惜的是，在2001年3月，X-33的研究就被終止放棄了。

圖解：美國國家航空航天局表示，塞式噴嘴火箭發動機的效率比傳統的鐘形火箭發動機更高效。照片由美國國家航空航天局提供

根據美國國家航空航天局的原定計劃，X-33裝配了兩個獨特的發動機。若X-33被成功研發，它將是本世紀初第一架使用線性塞式噴嘴航空發動機的航天飛機。這種發動機比傳統的鐘形噴嘴火箭發動機更加符合楔形航空器。相比于鐘形火箭發動機的噴嘴，塞式噴嘴呈V形，有傾斜度，熾熱的氣體從燃料室中噴涌至傾斜的噴嘴表面，這樣的設計目的在于使X-33達到13馬赫的速度（9,100英里/小時，14,645千米/小時）。X-33計劃最終是為了加入“冒險之星”商用飛行器的行列，成為航天飛機的繼承者。在X-33的原型上，“冒險之星”將會增大兩倍，并仍然會使用同種發動機與制造材料，速度可達25馬赫之快，以維持在地球的軌道上。“冒險之星”本打算借此開拓太空旅行的交通工具，然而隨著X-33計劃最終的失敗，公眾也失去了進入太空的可能。

參考資料

1.Wikipedia百科全書

2.天文學名詞

3. science-

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