第一個叩響太空大門的人

姜森

9月20日，太空探索技術公司SpaceX完成了首次純商業載人太空飛行，標志著人類航天事業的發展進入了新階段。

據美國《太空》雜志報道，1961年4月12日，蘇聯宇航員加加林率先遨游太空，開創了載人航天的新紀元。鮮為人知的是，美國空軍的傳奇試飛員喬伊·英格爾，在1959年就駕駛X—15超音速飛行器飛抵108千米的高空，這實際上已經越過了地球大氣層與太空之間的分界線（100千米）。在美國航空航天局（NASA）的檔案資料中，喬伊·英格爾的身份是“美國首位宇航員”——第一個叩響太空大門的人。

喬伊·英格爾1932年出生于美國堪薩斯州，1956年畢業于堪薩斯大學，獲得航空工程學位。之后，他進入美國空軍預備役軍官訓練營，并于1958年正式加入美國空軍。那正是美國航空技術“大爆發”的年代，各類新型噴氣式飛行器進入研發及測試階段。

英格爾加入了美國空軍第474晝間戰斗機中隊（后改為第309戰術戰斗機中隊）。該中隊駐扎于美國加州喬治空軍基地，其任務是在實戰中護衛美國空軍的戰略轟炸機，配備的戰斗機是F—100“超級佩刀”。

由于冷戰局勢趨緊，美國空軍計劃將第474中隊調往歐洲，準備“掩護執行對蘇攻擊任務的戰略轟炸機”。英格爾不想去歐洲，因為他想做更刺激的工作——成為美國空軍的新機試飛員。熱愛飛行的他，夢想能夠駕駛各種不同類型的新式飛行器。

要成為美國空軍的試飛員，必須擁有1500小時的飛行經歷。于是，英格爾盡可能地長時間駕駛F—100戰斗機，抓住一切機會執行各種飛行任務，最終湊滿了1500小時飛行時間。之后，英格爾考入“美國空軍試飛員及太空研究飛行員學校”，并順利畢業。英格爾興奮地發現，自己不但有駕駛新型飛機的機會，還有希望駕駛太空飛行器。

當時，美國和蘇聯正在進行激烈的“太空競賽”。1957年，蘇聯在這場競賽中初戰告捷，于當年8月21日發射了第一顆洲際彈道導彈，又于10月4日發射了“人造地球衛星1號”。蘇聯的成功在世界范圍內引起很大反響，其航天部門無論在心理上還是在技術上，都占據了壓倒西方同行的優勢。

美國空軍的檔案資料顯示，當時蘇聯在太空開發領域所取得的成就，令世界各國尤其是美國感到意外。在此背景下，美國加快了研制新型飛行器的步伐，并開始重點培養“太空試飛員”。

英格爾以空軍試飛員的身份，參加了美國國家航空咨詢委員會（NACA，1958年改組為NASA）主導的“太空試飛”項目，試飛X—15超音速飛行器。

說到英格爾的成就，離不開X—15超音速飛行器。20世紀40年代，美國開始研究如何突破音障，開發速度超過音速的飛行器。1954年7月19日，NACA開始實施超音速飛行器計劃。該計劃的主要目標是開發速度為4—8倍音速的先進飛行器。同時，美國想憑借該項目獲得高空高速條件下的空氣動力學、材料、飛行控制技術以及飛行員適應情況等方面的信息，為超音速飛行器開發和載人航天項目打好基礎。

X—15超音速飛行器項目由NACA牽頭，聯合美國空軍、海軍和北美航空公司共同推進。1954年，首架X—15驗證機問世。它是世界上第一款超音速飛行器，長15.3米，高3.53米，翼展6.79米，最初裝備兩臺XLR—11火箭發動機（后改用XLR—99發動機）。其外形酷似一個巨大的飛鏢，配有短粗的機翼和類似魚雷的前鼻錐，機身表面覆蓋著一層特殊的鎳鉻鐵合金，能抵御高速飛行時所產生的上千攝氏度的高溫。其動力系統采用火箭發動機，時速可達7270千米，即約6倍音速。如果以這個速度飛行，它從倫敦飛到紐約只需要約50分鐘。

北美航空公司戰勝競爭對手，于1955年11月拿到X—15的量產合同，首批制造了3架。

X—15在人類航空發展史上占據著重要的地位，其意義不亞于美國的航天飛機，曾是人類史上飛得最快的飛行器之一。美國后續開發的航天飛機，速度比X—15快。但即使以現在的飛行器速度標準來衡量，X—15仍然屬于罕見的高速飛行器。

據美國空軍歷史學家斯蒂芬妮·史密斯介紹，在有人駕駛飛行器領域，X—15堪稱巔峰之作，實現了航空工業的飛躍。它將人類的飛行速度提升到一個新的層級，也是航空史上一款非常重要的超音速飛行器。

X—15超音速飛行器

由于X—15配備了火箭發動機，其燃料消耗量十分驚人。為節約燃料，它必須由NB—52飛機帶上高空。從載機上被釋放后，X—15可依靠自身攜帶的燃料飛向大氣層的邊緣，叩響太空的“大門”。燃料用盡后，它還能滑翔約10分鐘。

1958年，剛剛完成改組的NASA選拔了8名X—15的試飛員。因構造與動力系統特殊，這種飛行器非常難以駕駛。所以，8名“太空試飛員”全部來自美國空軍的飛行員隊伍，而且其技術都是頂尖的，其中就包括英格爾。

1958年10月15日，第一架量產型X—15由卡車運到美國愛德華茲空軍基地。1959年3月19日，一架NB—52運載機在愛德華茲空軍基地載著X—15進行了第一次試飛。1959年6月8日，“太空試飛員”克羅斯菲爾德駕駛X—15脫離了NB—52運載機，在高空中飛行了一段距離，最終安全滑翔著陸。

自此，8名“太空試飛員”輪番駕駛X—15，執行了近200次飛行任務。其飛行速度在4—7倍音速之間，不斷逼近大氣層的邊緣，創造新的飛行高度紀錄。

作為8名“太空試飛員”中的佼佼者，藝高人膽大的英格爾試飛X—15多達16次，有3次飛行高度超過80千米。其中最具歷史意義的一次，他以6.72倍音速創造了108千米的高度紀錄。

根據國際航空聯合會作出的定義，以距地球海平面100千米的高度作為地球大氣層與太空之間的分界線，稱之為“卡門線”——紀念美國科學家西奧多·馮·卡門。因此，英格爾實際上已經進入了太空。

據他描述：“當地平線由藍色變為黑色，我就知道已經到了大氣層的邊緣。”在時代背景和當時的技術條件下，X—15和英格爾取得了偉大的成就。NASA將英格爾確認為“美國首位宇航員”。

X—15項目完成后，包括英格爾在內的“太空試飛員”轉而執行其他訓練和試飛任務，為駕駛美國新的太空飛行器作準備。后來，英格爾在美國開發的航天飛機上也大顯身手——他是唯一一名曾手動駕駛25倍音速航天飛機并安全著陸的美國人，是當之無愧的“超級試飛員”。到退役時，他的太空（包括大氣層邊緣）飛行時間累計達到200小時。

1968年1月，X—15項目在完成所有預定任務后被終止。這種超音速飛行器從開始開發到最后一次飛行，持續了約10年時間，總共耗資近3億美元。該機型所完成的試驗，對美國航天、航空工業多年保持全球領先地位起到了重要作用。

X—15的試驗飛行幾乎涉及超音速飛行器研究的所有領域。它多次飛抵太空與地球大氣層的交界處，搜集了大量有助于設計航天飛機和宇宙飛船的關鍵數據。在X—15試飛過程中，研究人員根據其飛行數據，總共撰寫了765份極具價值的研究報告，為美國后來的“阿波羅”登月計劃和航天飛機研制項目，提供了非常寶貴的試驗數據。

NASA投入巨資研制的一些太空飛行器，借鑒了X—15項目的技術成果，比如“追夢者”號迷你型航天飛機。該型航天飛機彌補了X—15發射動力的不足，采用垂直發射的方式進入太空軌道，在完成任務后通過滑翔返回地球著陸。其運行方式與后來美國廣泛使用的航天飛機基本相同。

X—15項目的其他重要成果還包括：驗證了飛行器再入大氣層時的熱防護技術;為第一代宇航服的開發提供了參考資料;促進了先進航空、航天裝備的制造，為飛行器適應空中態勢和太空環境積累了經驗。

X—15項目對現代航天工業企業而言，也有著非常重要的借鑒意義。例如美國維珍銀河公司、XCOR公司等開發的飛行器，設計靈感都來自于X—15。

編輯：姚志剛? ?winter-yao@163.com