http://www.cnbeta.com/articles/science/604105.htm欧洲空间局的“太空骑士”(Space Rider)
总部位于伦敦的跨国军火工业和航空设备公司英国宇航系统(BAE Systems)——前身是英国宇航(British Aerospace)——当年也推出了“霍特尔”(Hotol)太空飞机的概念。“Hotol”是“Horizontal Take-Off and Landing”的缩写,意为“水平起飞和着陆”。顾名思义,“霍特尔”可以像一架普通飞机一样在跑道上起飞和降落。相比之下,“赫尔墨斯”需要搭在欧洲空间局的新型火箭——阿丽亚娜5(Ariane 5)运载火箭——上进行发射。
“赫尔墨斯”和“霍特尔”最终都没有成为现实,但在某种程度上,它们又都继续存在着。欧洲空间局最新的太空飞机计划“太空骑士”也将使用一枚欧洲的火箭——织女星(Vega)运载火箭——进行发射。
与欧空局研制的迷你无人航天飞机IXV(Intermediate eXperimental Vehicle,IXV;中文译为过渡试验飞行器或太空计程车)一样,太空骑士也将在法属圭亚那进行发射。不过与IXV和赫尔墨斯不同,太空骑士将作为一个轨道自动化实验室,可用于材料的测试。届时,太空骑士的载荷舱将打开,暴露在太空环境中。
欧洲空间局太空骑士和织女星火箭开发项目负责人乔治·图米诺(Giorgio Tumino)说:“(太空骑士)第一个主要任务是在轨道上进行一系列技术的演示,包括地球观测、自动化探索和微重力实验等。”
在图米诺及其团队研究、开发IXV和太空骑士的同时,欧洲其他国家也提出了自己的设想。英国“喷气发动机”(Reaction Engines)公司正在研发一种被称为“云霄塔”(Skylon)的无人驾驶太空飞机,可用于发射卫星。德国航空航天中心(DLR)则提出了“太空班机”(SpaceLiner)的概念,可以用于载人亚轨道飞行。然而,无论是云霄塔还是太空班机,短时间内都还无法看到它们出现在地球轨道上,至少不会在太空骑士之前。
太空骑士可能会在2020年或2021年到达地球轨道,这得益于去年12月时,欧洲空间局的27个成员国批准了对该项目的设计拨款。这笔钱将确保欧洲空间局与意大利航空航天研究中心(CIRA)、泰雷兹阿莱尼亚宇航公司(Thales Alenia Space)和洛克希德马丁公司(Lockheed Martin)的合作顺利进行,在2019年时完成太空飞机的设计。目前该项目由意大利航空航天研究中心负责管理。
不过,太空骑士的首次飞行很可能不会脱离地球大气层。该飞行器的全尺寸模型将于2019年通过大气气球或直升机进行投放,以测试其着陆效果。设计中采用了一个翼伞系统,可以帮助太空骑士减速。图米诺称,这些飞行和着陆测试将在两个地点进行,可能是圣玛利亚岛,也可能是瑞典的S-range飞行测试场。
大气气球可以用来测试太空骑士的全程降落飞行,翼伞系统可以引导太空骑士着陆,而直升机可以投下太空骑士,进行接近跑道和最终着地的测试。20世纪60年代,NASA曾经使用翼伞进行过双子座载人飞船的跑道着陆引导试验,接着在20世纪90年代初的SpaceWedge项目和2000年的X-38试验机(后来被取消)测试中也使用过翼伞。
此前,在IXV项目中也进行过这类着陆测试,测试地点包括美国亚利桑那州和地中海的撒丁岛。IXV的唯一一次飞行是在2015年,当时它以每秒7.5公里的速度进行了100分钟的亚轨道飞行。在降落到太平洋之前,IXV总共飞行了25000公里。
太空骑士将降落在葡萄牙圣玛利亚岛的一条跑道上。圣玛利亚岛位于大西洋,是亚速尔群岛的一部分。图米诺表示,该岛位于大海当中,很适合在太空骑士投入运行后作为返回地球的着陆点。
在IXV之后,欧洲空间局曾经提出过一项名为“欧洲可重复使用在轨验证器项目-创新太空飞行器”(Programme for Reusable In-orbit Demonstrator for Europe – Innovative Space Vehicle,Pride-ISV)的计划。“太空骑士”正是Pride-ISV项目的新名字,只是在设计上略有不同。
图米诺解释称,太空骑士将比IXV稍微大一些,后者长度为4.4米。他相信太空骑士将会成功,因为它是基于已经成功飞行的IXV开发的。“我们没有很多未知的问题,我们只需要把一切整合在一起,使其最有利于任务目标的实现,”他说,“一切都已经证实是可行的,而且很容易实施。”
尽管太空骑士是降落在跑道上,但它的起飞却不是在跑道上。与NASA的航天飞机相比,太空骑士的体积小了很多,但同样也需要借助火箭进行垂直发射。暴风雪号航天飞机和NASA的航天飞机与搭载它们的火箭推进器是并排而立的,而太空骑士将被放置在织女星-C运载火箭的顶部。作为织女星运载火箭中体量最大的成员,织女星-C将在2019年发射。
不过,太空骑士并非以这种方式发射的第一台太空飞机。2010年,美国空军首次使用阿特拉斯-5型运载火箭发射了无人太空飞机X-37B轨道试验飞行器(Orbital Test Vehicle,OTV)。这台飞行器由参与过航天飞机项目的波音公司研发,体积比太空骑士大很多。它的长度达到9米,能在轨道上运行至少270天。在第4次任务中,X-37B实现了轨道飞行。美国空军在去年宣称,他们将使用X-37B测试电力推进技术。
太空骑士是一款民用太空飞机,它未来的任务时间只有几个月。在发射期间,太空骑士和X-37B都将被密封在火箭整流罩内。整流罩是火箭的突出部分,由两片子弹头形状的半壳组成,使火箭能切开低层的大气。一旦到达大气层顶端,这两片半壳就会从火箭上分离,坠落到地面。
X-37B和太空骑士还有另一个共同点:它们都装有太阳能板,可以在轨道飞行时为自己供能,从而延长任务时间。太空飞机在重新使用时都需要进行翻新,太空骑士也不例外。当然,最重要的是,我们终于又有机会见到新的太空飞船在地面和太空之间往返穿梭了。