太空遨游的妙計之一

要想探索更遠的太空，人類首先要解決怎樣才能實惠和更有效地到達那里。有關這方面的想法不勝枚舉。

1996年是太空運輸史上具有里程碑意義的一年。據一項抽查顯示，在這一年，全球范圍內由太空項目帶來的商業利潤約有770億美元，首次超過政府在太空項目上的投資。1997年，大約有150顆商業的、民用的和軍事的人造衛星被送入軌道，其中商業衛星有75顆，比1996年增長了3倍。根據哈佛大學分析家喬納森·麥克斯威爾的統計，1998年人造衛星的數量差不多達到1997年的總和。在接下來的幾年中，商業性人造衛星的發射成倍增長，市場調查表明，在1998年一2007年，有1200個遠程通信衛星被送入太空。總而言之，太空淘金熱正在悄然崛起。

太空愛好者期待著有一天能有人離開地球，飛向一個太空空間站，或者是在月球或火星上建立的一個基地。然而。在這條探索通向恒星的路上，有一塊非常大的絆腳石，那就是：以人類的能力，絕對難以到達太空的每個角落。對人類來說，單單軌道的建成就既昂貴又危險，而且目前的航天推進技術緊緊地將人類探索的范圍局限在太陽系以內。我們的太空飛船需要在環繞幾個行星的間接軌道上飛行數年才能從重力中獲得推進力，而且一旦登陸，飛船就喪失了返回的能量。

難道，人類要想把太空飛船送去其他星系一定得花上好幾個世紀嗎?幸運的是，工程師們在制造新的推進系統方面并不缺乏創造性的計劃。或許這些計劃能使人類某天可以去其他星球上生活。現在，最根本的計劃是對現有的火箭和噴氣技術進行改革，有人提議利用核能源或者乘坐強大的激光束，甚至有人提出可以采用類似“空間電梯”的東西把貨物送入軌道。

“如果能夠到達低軌道，那就意味著距離到達太陽系的其他任何地方成功了一半。”科幻小說作家羅伯特·海因萊因這樣寫道。現在，幾乎所有的科學家都同意能夠在花費很少的情況下到達低軌道是至關重要的第一步，因為在大多數情況下，要擴展人類能夠到達的領域取決于大規模的軌道航天器或者其他設備，涉及多個發射。

對人類來說，研發更好的發射系統現在已是迫在眉睫。大多數商業性的人造衛星注定要么被安排在已經擁擠不堪的靜止軌道上(衛星爭相擁擠在這條位于赤道上方的36萬千米的軌道上)，要么被安排在距離赤道只有幾百千米的低軌道上。

現在，低軌道正在迅速成為一個有發展空間的經濟領域。在這個軌道上，衛星可以把信號傳送到桌面甚至是手機。科研用人造衛星也有了很大的提升，有50余個大型的觀測和探索太陽系其他行星的衛星將會在下一個10年內升空。而且此類衛星的發射速度必定會增長。因為NASA正在把新的、突出“更快、更好、更便宜”的航空器付諸實踐。

現在，科研任務的開發成本已經是20世紀90年代早期的典型任務的1／3。此外，在其預計的15年壽命內，國際空間站在除了計劃的45次飛行外，還將需要幾十次的運輸以運送機組人員、燃料和其他貨物。

發射衛星的迫切要求促使波音公司的商業空間部，分別與能源公司在莫斯科以及與克瓦納海事公司在奧斯陸修建石油鉆井平臺，并且建造了一個擁有34000噸排水量的半潛式發射平臺，這個平臺可以被移動到有利于軌道發射的地點。

淘金熱褪去之后

即便是最冷靜的科學家，也樂于看到有更多的航天器用以檢測地球環境和探索太陽系更遠的地方。人類目前更有遠見的預見是：未來會出現一個蓬勃發展的航天工業，以開采行星或小行星上的礦物，并且從這些星球的大氣層中提取氣體來制造能源和提供生命的基礎。亞利桑納大學的K.R.塞里德哈采納了火星愛好者的觀點，宣稱太空探索的先驅者可以在“(火星)地表上生活”，因為他已經開發出一種電化學電池，它可以利用火星大氣制造氧氣。

太空遨游之所以更為引人注目，是因為到達太空需要高昂的花費。傳統的火箭大都是由政府投資開發的，要把它運送到低軌道的費用是每千克2萬美元。由波音公司和洛克希德·馬丁公司合資成立的聯合太空聯盟公司私人經營的航天飛機，如今已經在致力于提供廉價的太空旅行，但是它的花費也不比那些典型的不能再用的火箭少多少。

今天，如果一艘配備齊全的太空飛船攜帶50名乘客飛向太空，那么每名乘客需要支付840萬美元才能保證收支平衡。

進人太空之所以昂貴，是因為助推器需要攜帶氧化劑和燃料，而且除了一少部分可以重復使用的航天飛機外，大多數航天飛機都會在幾分鐘的榮耀后被燒毀在大氣層。工程師們一直希望建造出可以重復使用的飛行器，以此來削減發射成本(那樣只需要在每次飛行后加油和進行一些基本檢查)。

1998年8月27日，作為波音公司在幾十年中私人開發的第一個具有大型助推器的“波音三角洲3”火箭從卡納維拉爾角空軍基地升空后不久就發生了爆炸，這使得波音公司的計劃宣告失敗。

1988年～1998年，因為在成本和需求上存在不一致意見，美國的數項研發新的、昂貴的火箭的政府資助計劃被迫取消。

新技術帶來新發展

位于得克薩斯州的私人公司——比爾太空科技公司研發的一種三級運載火箭，在2000年第三季度發射。比爾公司的副總裁大衛·斯波德聲稱，之后他們還會研發可重復使用的火箭。還有多家公司則計劃利用大氣中的氧氣來提升性能，這樣可以降低火箭自身必須攜帶的氧氣量，他們希望通過建造能夠水平起落的火箭來解決這一問題。

位于加利福尼亞州范登堡空軍基地的先鋒火箭飛機公司正在研發一種重量輕的雙崖式飛機，它由火箭發動機和常規的渦輪發動機驅動。這種飛機在其貨艙中配備有一個有效載荷和第二節火箭。它首先利用渦輪發動機從跑道爬升至6100米的高空，之后由油輪機給它提64000千克的液氧。在兩架飛機分離后，液氧用來點燃小型飛機的火箭發動機并使其速度達到15馬赫，高度提升至113千米，之后飛機就可以釋放其有效載荷和第二節火箭。該公司商業發展部副部長查爾斯·J.勞爾指出，低溫氧轉移的故障安全機制是其中主要的技術難題。

凱利空間核技術公司也在研發一種可以水平起飛的飛機用作衛星發射，而且這種飛機能承受更大的有效載荷，最大可達到32000千克。凱利研發的這種叫做“太空班機”的航天器，是必須被發射到6100米高空的一種小型航天飛機。到達那個高度后，航天飛機就會測試它的火箭發動機，之后根據測試情況決定是繼續爬升到122000千米的高空或者是飛回發射地點。

還有一些公司在技術上做出了更大膽的嘗試，這方面位于加利福尼亞州紅木城的旋轉翼火箭公司最為引人注目。該公司正在建造一個可以垂直升降的載人火箭，這個被稱為“羅托”的火箭最為新奇的地方是它的發動機：氧化劑和燃料被注入到直徑為7米的水平圓盤內的96個燃燒室中，在發射前以每秒720轉的速度轉動；轉動產生的離心力提供了燃燒的壓力，從而避免使用大量且昂貴的渦輪泵，也使得航空器只需一個階段就可以飛到運行軌道。“羅托”借助折疊直升機旋轉葉片降落，這些葉片由尾部的微型火箭帶動旋轉，就像是凱瑟琳車輪。旋轉翼火箭公司聲稱，它可以運送有效載荷至低軌道而花費僅僅是現有典型發射費用的1／10。現在，公司已經完成燃燒室的測試。來自劍橋的研究新火箭技術的低溫固體推進技術研究協會的常務會長馬克·奧德曼指出，這項設計“有許多挑戰”。

位于加利福尼亞州帕姆代爾的太空探索公司也在設計一個全新的但是同樣充滿挑戰的航空器。它的水平起飛和降落的動力來自一個專門設計的發動機，稱為引射沖壓發動機。這種新穎的發動機已經完成地面測試，據來自太空探索公司的羅納德·K，羅斯品克稱，它能夠使航空器的速度從靜止狀態瞬間提升到6馬赫，它的性能遠遠超出如今任何發動機。

羅斯品克聲稱，這種發動機的效率是現有發動機的10倍。在速度達到6馬赫時，飛機會點燃兩個液氧燃料瓶推動火箭。當速度達到9馬赫時，它的“鼻子”就會像鱷魚的頜一樣打開，釋放出第二節和第三節火箭和有效載荷(所有節都有可以飛回且水平降落到發射地帶的翅膀)。太空探索公司的飛機可以運載大約14000千克的有效載荷，和火箭可以運送的有效載荷一樣大。