送你入太空

李會超

特別的雙體飛機

平流層發射飛機從外觀上看與一般的飛機有著很大的不同：一般的飛機僅有一個機體，機體兩側就是飛機的雙翼。而平流層發射飛機由兩個機體組成，每個機體各與一側的機翼連接。這種設計在第二次世界大戰時期就曾經出現過，當時美軍迫切需要一種重型戰斗機，但在戰事緊張的情況下又沒有充足的時間從頭開始設計研制一種全新的飛機。于是，設計師們就把已有飛機的兩個機體連接到一起，構成了F-82雙機體戰斗機。

飛行過程示意圖

平流層發射飛機之所以采用比較特別的雙機體結構，是為了在兩個機體之間提供充足的空間，掛載火箭、飛船等大型航天器，從而成為航天器的發射平臺。火箭或飛船由平流層發射飛機從地面攜帶到半空中釋放，之后點火繼續飛行，進入太空。相比于從地面升空的發射方式，這種在空中發射的方式更具靈活性。平流層發射飛機可以攜帶火箭到人煙稀少的地方再發射，火箭的發射方向也不再需要避開人口稠密的居民聚集區。同時，火箭點火時已經具有一定的速度和高度，也避開了低層稠密大氣的阻礙，所以發射同樣重量的有效載荷時，相比于地面發射能節省不少燃料。

超級鏈接

亞軌道飛行

亞軌道一般是指距地面20千米～100千米的空域，處于現有飛機的最高飛行高度和衛星的最低軌道高度之間，也稱為臨近空間，大致包括大氣平流層區域、大氣中間層區域和小部分增溫層區域。這一區域既不屬于航空范疇，也不屬于航天范疇，但對于通信保障以及對空對地作戰等，卻有很大的發展前景。

在平流層發射飛機出現前，也有使用其他飛機作為空中發射平臺的嘗試。然而，這些發射平臺都是用民航客機改裝而成，其最大起飛重量與外形設計都限制了空射火箭的發射能力。一方面，火箭的重量不能超過飛機運載能力的極限：另一方面，即便飛機的運載能力還有余量，如果飛機機身的掛載空間已經容不下火箭的個頭兒，那么火箭的規模就會受到限制。目前，最大的空射火箭飛馬座XL，其總重量僅有2.3噸，最大近地軌道發射能力僅為0.4噸，與地面起飛的主流運載火箭相比有著很大的差距。而平流層發射飛機擁有強大的運載能力，最高可將重達250噸的航天器攜帶到半空中發射，雙機體的特別設計也為攜帶航天器留足了空間。

平流層發射飛機

平流層發射飛機大量采用民航界的成熟貨架產品作為配件，降低了飛機研發的復雜程度和成本。它的飛行動力來自6臺普惠PW4056型渦扇發動機，這種發動機是廣泛用于波音777、空客330等大型民航客機的普惠PW4000發動機家族中的一員。而航電系統、駕駛艙系統、起落架系統，則采用了波音747-400型民航客機的現成設計方案。可以說，平流層發射飛機是站在巨人的肩膀上發展出的一款劃時代飛機。

太空旅行飛船

在平流層發射飛機研發的早期，研發它的縮尺復合體公司曾經與Space X公司洽談，希望Space X能在獵鷹9火箭的基礎上進行改造，將獵鷹9火箭的9臺發動機減為5臺，為平流層發射系統提供一種功能匹配的空射火箭。然而，這項合作最終未能達成。目前，縮尺復合體公司計劃讓平流層發射系統通過一次發射多枚飛馬座XL火箭的方式來進行初期的運行，同時也在與內華達山脈公司探討空中發射追夢者載人飛船的可能性。

縮尺復合體公司可以說是航天工業界使用雙體飛機發射航天器的行家。在平流層發射飛機試飛成功前，這家與英國維珍銀河合資的公司還曾經試驗過亞軌道商業載人飛行器“太空船1號”和“太空船2號”。

太空船1號

太空船2號

太空船1號和太空船2號都是亞軌道商業載人飛行器。和進入軌道后能夠環繞地球多圈的軌道航天器相比，亞軌道飛行器不能完成環繞地球一整圈的飛行任務，只能在距離地面較高的位置滑行一段時間，使乘坐者獲得與航天飛行類似的體驗后就返回地面，最大飛行高度在100千米左右。與讓太空游客乘坐軌道航天器環繞地球相比，亞軌道飛行器可以減少飛行成本，降低去往太空的“船票”價格。

太空船1號在2003年至2004年進行了17次成功的飛行試驗后，維珍銀河公司的研發重點就轉向了更實用化的升級版飛船——太空船2號。太空船2號的發射飛機為雙機體結構的“白騎士2號”。白騎士2號飛機使用了4臺用于中小型民航飛機的普惠PW308發動機，最大運載能力為17噸，比平流層發射飛機小了10倍。但由于它是專門為太空船2號設計的發射飛機，所以17噸的運載能力剛好夠用。在發射過程中，太空船2號掛載在白騎士2號飛機的兩個機體中間，由白騎士2號攜帶至15000米的高空釋放，太空船2號的發動機隨即點火，在8秒內太空船2號就達到了超音速狀態。隨后，太空船2號的發動機還將工作70秒，使飛船進入一條遠地點為112千米的亞軌道。這個高度已經越過距離地面100千米的“卡門線”，進入美國標準下的宇宙空間。在返回地球的過程中，太空船2號的尾翼翹起，使飛船所受的阻力增大，逐漸減速，并最終在機場著陸。除了兩名駕駛員外，太空船2號最多可以搭載6名乘客。

太空船2號的票價暫定為25萬美元一張，這個價格對于一般人來說當然比較昂貴，但與俄羅斯之前開展的2 000萬美元一次的國際空間站太空旅游相比，則要便宜得多。船票在2007年開放預訂后銷量很好，目前已經售出500多張。然而，付了錢的乘客們可能需要再等幾年才能真正成行。2014年，太空船2號序列中的“企業號”在測試中發生事故，飛船損毀，一名試飛員殉職。在查明事故原因后，維珍銀河公司又制造了另一艘飛船——“團結號”。2019年2月，團結號飛船首次搭載試飛員實現了三人太空飛行。未來，在完成50—100次飛行測試，徹底驗證飛船的安全可靠性后，維珍銀河公司才會正式邀請乘客乘坐飛船，體驗太空飛行的樂趣。

平流層發射飛機已經準備就緒，只等相配的飛船誕生，人們就可以“站在它的肩膀上”直沖云霄，漫游宇宙了！