
今年四月,歐巴馬總統敦促美國太空總署(NASA)研發比傳統火箭發射太空船更經濟的方法。到了九月,NASA的工程師提出了一個方案,可以節省數百萬美元的推進劑成本,提高太空人的安全,並增加飛行頻率。而這項方案所需的只是兩英里的鐵軌、一架能夠以十倍音速飛行的飛機,以及足以照亮一座小鎮的強大電流。
該系統需要一門兩英里長的軌道炮,用於發射超燃沖壓發動機,隨後將飛往20萬英尺的高空。超燃沖壓發動機隨後會將有效載荷送入軌道並返回地球。這個過程比火箭發射更複雜,但工程師表示它也更靈活。有了這套系統,NASA今天就可以將一顆1萬磅重的衛星送入軌道,明天就可以用比現在火箭少得多的推進劑將載人飛船送上月球。
這聽起來或許太過驚艷,難以成為現實。但與其它無火箭太空進入方案不同,每項相關技術都已足夠先進,可以在十年內進行測試,NASA肯尼迪航天中心的物理學家斯坦·斯塔爾表示。 NASA的超燃沖壓發動機已經達到10馬赫的速度並持續了12秒;去年春天,波音公司的X-51超燃沖壓發動機以5馬赫的速度飛行了創紀錄的200秒。電磁軌道炮也在不斷進步。海軍正在測試電磁發射系統,以取代目前用於從航空母艦上彈射戰鬥機的液壓系統。 “我們已經具備了所有要素,”參與該項目的NASA航空航天工程師保羅·巴托洛塔說道,“現在我們只需要想辦法把蛋糕烤好。”
如何飛入軌道:
啟動軌道炮
一台功率高達24萬馬力的線性馬達將180兆瓦的電能轉化為電磁力,推動搭載太空船的超燃沖壓發動機沿著兩英里長的軌道飛行。太空船在不到60秒的時間內從0加速到1100英里/小時(1.5馬赫)——速度很快,但過載小於3G,對載人飛行來說是安全的。
啟動超燃沖壓發動機
飛行員點燃高速渦輪噴射發動機,從軌道起飛。一旦飛行器達到 4 馬赫,流經噴射發動機進氣口的空氣速度足夠快,會被壓縮,加熱到 3000 華氏度,並在燃燒室內點燃氫氣,產生數萬磅的推力。
進入軌道
在20萬英尺的高空,空氣不足以讓以10馬赫速度飛行的超燃沖壓發動機產生足夠的推力。太空飛行由此開始。兩艘太空船分離,超燃沖壓發動機向下傾斜以避開上方飛船,上方太空船則點燃尾部火箭將其送入軌道。
完美著陸
超燃沖壓發動機減速後,利用渦輪噴射發動機返回地球,在跑道上著陸。太空船將有效載荷送入軌道後,重返大氣層,滑翔返回發射場。兩艘太空船著陸後24小時內即可準備執行下一次任務。