浩瀚的宇宙太空對于普通人而言是可望而不可及的，但現(xiàn)在我國研制的一項新技術(shù)有望改變這個現(xiàn)狀。來自中國航天科技集團的消息，我國“組合動力飛行器”項目已經(jīng)開始研制，這就意味著，普通人上太空的成本和門檻，未來將有望大大降低。
我國正在進行研制的“組合動力飛行器”，是一種集成渦輪發(fā)動機、沖壓發(fā)動機、火箭發(fā)動機等多種動力的飛行器。根據(jù)設(shè)計，它在起飛時，會使用普通飛機所配備的渦輪發(fā)動機，當(dāng)飛行器達(dá)到一定速度后，再使用適應(yīng)高速飛行的沖壓發(fā)動機進行沖刺，最后在大氣稀薄的地方點燃火箭發(fā)動機，實現(xiàn)入軌。
航天科技集團一院研發(fā)中心副總研究師 張永：組合動力和傳統(tǒng)的火箭動力相比較而言，它是一種新型動力，廣義上來講，就是把不同的動力形式組合到一起，它就叫組合動力。組合動力現(xiàn)在實際上是以沖壓發(fā)動機為基礎(chǔ)發(fā)展起來的一種動力類型，主要體現(xiàn)在使用空氣中的氧作為氧化劑，這是它的最主要的核心。
通過多種發(fā)動機“各司其職”，在距離地面幾十公里的大氣層以內(nèi)，組合動力飛行器利用氧氣就可以完成飛行，進入太空之后，再使用不依賴空氣的火箭發(fā)動機，這樣就大大降低了進入太空的成本，未來它將主要應(yīng)用于距離地球幾十公里到幾百公里的太空飛行。
航天科技集團一院研發(fā)中心副總研究師 張永：我們做了一個長遠(yuǎn)的發(fā)展規(guī)劃，大概利用3到5年的時間，掌握相應(yīng)的關(guān)鍵技術(shù)；第二個就是解決它的應(yīng)用過程當(dāng)中，對動力的形式和這個飛行器的性能保持一個很大的躍升。在2030年左右，實現(xiàn)這個應(yīng)用的目的，真正能夠達(dá)到亞軌道應(yīng)用和入軌應(yīng)用這種模式。
張永所提到的兩種模式，其實就是目前太空旅行最為常見的兩種。亞軌道飛行是指飛行器達(dá)到距離地面約100公里，也就是國際公認(rèn)的地球與太空的邊界高度，這時乘客能短時間體驗失重的感覺，但由于還沒有達(dá)到能夠穩(wěn)定運行的軌道高度，因此只是短時間的體驗。而入軌應(yīng)用是指飛行器加速繼續(xù)上升，抵達(dá)距離地面約400公里左右的軌道高度，這時候重力將和飛行器繞地球飛行的離心力平衡，乘客們將可以像航天員在空間站里一樣，體驗太空飛行的樂趣。
可重復(fù)使用 不需攜帶大量氧化劑
研究人員告訴我們，未來的“組合動力飛行器”可以回收利用，實現(xiàn)可重復(fù)的天地往返航天運輸。那么您可能會好奇，這個飛行器靠什么進行燃料補給呢？它的安全性又靠什么來保障？
“組合動力飛行器”可以像飛機一樣，在普通機場水平起降，既能讓航天發(fā)射不再需要精挑細(xì)選發(fā)射場的條件，又能為飛行器的可重復(fù)使用和未來實現(xiàn)航班化奠定基礎(chǔ)，讓進入太空的成本大大降低。
不僅如此，“組合動力飛行器”中使用的渦輪發(fā)動機和沖壓發(fā)動機，都不需要像傳統(tǒng)的火箭一樣攜帶大量的氧化劑，它的動力來源很大一部分來自于空氣中的氧氣，因此它起飛時可以輕裝上陣。
當(dāng)飛行高度越來越高，空氣中的氧就會越來越稀薄，這時候，就需要利用自己攜帶氧化劑的火箭發(fā)動機，實現(xiàn)太空中的最后飛行。而經(jīng)過了這樣從低速到高速的緩沖，這種飛行器的安全性也會大大提高。
此外，緩沖加速的組合動力飛行器，也可以告別傳統(tǒng)火箭“開弓沒有回頭箭”的悲壯，即便加速時出現(xiàn)問題，也可以穩(wěn)穩(wěn)地飛回來，這樣就讓載人航天活動的安全性得到保障。
減少“過載”實現(xiàn)普通人的“飛天夢”
目前，除了我國正在研制的“組合動力飛行器”之外，世界各國也都在緊鑼密鼓地研制和測試可以讓普通人去太空遨游的航天器。那么，他們都是通過什么樣的手段，來嘗試實現(xiàn)普通人的“飛天夢”呢？
目前，各國開展載人航天活動使用的都是單一的火箭動力?；鸺摹傲狻贝?，速度快，技術(shù)相對成熟。但也正是因為加速太快，航天員的身體要承受超過體重數(shù)倍的負(fù)荷，也就是“過載”。
簡單地說，這就是意味著戰(zhàn)斗機飛行員要承受自身5到6倍重量的負(fù)荷，這也是未經(jīng)過專業(yè)訓(xùn)練的普通人無法輕松實現(xiàn)“飛天夢”的重要原因。因此，航天員大多選自身體素質(zhì)極好的飛行員，并通過復(fù)雜系統(tǒng)的訓(xùn)練，才能勝任航天飛行。但是在未來，“組合動力飛行器”有望徹底改變這個現(xiàn)狀。
航天科技集團一院研發(fā)中心副總研究師 張永：未來這個組合動力飛行器，它能夠像飛機一樣，飛機的最大過載我們客機的標(biāo)準(zhǔn)就是2個G之內(nèi)，這樣的話我們普通旅客乘坐的時候才能有舒適感。
能夠?qū)w行器設(shè)計成像飛機一樣舒適，要歸功于“組合動力飛行器”自身多種發(fā)動機的配合工作。這樣就變火箭發(fā)動機的“單手搏擊”為多種動力的“組團太極”，緩慢加速，從而使過載降低到普通人也能承受的范圍。
神奇的太空旅游項目
目前，包括美國、俄羅斯等多個國家正在努力研制和驗證各類太空飛行神器，并且推出了層出不窮的太空旅游項目，讓我們先睹為快。
目前，實現(xiàn)太空旅游的方式有四種：第一種就是您現(xiàn)在看到的——軌道飛行，這是真正意義上的太空旅游，要抵達(dá)距離地球400公里的國際空間站進行近地軌道的飛行，價格最為昂貴，但也最能深刻感受太空旅游的魅力。目前全世界只有7名游客通過自費方式參與其中。
除了這種動輒上千萬美元的太空旅游，有沒有更“接地氣”的平價項目呢？答案是肯定的！目前還有三種“準(zhǔn)太空旅游”，分別是拋物線飛行，接近太空的高空飛行和亞軌道飛行。
拋物線飛行能讓游客體會到太空失重的感覺；接近太空的高空飛行并不是貨真價實的太空旅游，但它能讓游客體驗身處極高空才有的感覺；亞軌道飛行是目前最受熱捧和期待的準(zhǔn)太空旅游方式。美國私營載人飛船“宇宙飛船一號”是從事這種飛行的典型代表，它們可以在火箭發(fā)動機熄火和再入大氣層期間產(chǎn)生幾分鐘的失重。這是最接近真正太空旅游的項目，我國正在研制的“組合動力飛行器”其中一項應(yīng)用就是在亞軌道飛行。
除此之外，還有許多更為廉價的太空旅游項目正在積極推進。比如氦氣球旅游項目，可以將游客送往距離地球30公里的高空俯瞰地球美景。與此同時，太空天梯技術(shù)也是未來值得期待的新型旅游方式。
航天科技集團一院研發(fā)中心副總研究師 張永：太空天梯這項技術(shù)也是現(xiàn)在國內(nèi)外的研究熱點。直觀理解，實際上就是我們在地球和太空之間搭一個梯子，人或者貨物可以沿著梯子進入太空，這是現(xiàn)在的一個設(shè)想，也是將來可以實現(xiàn)低成本的，普通民眾可以接受的這種經(jīng)濟負(fù)擔(dān)的模式。
回收降低成本 是熱點也是難題
看完這么多太空旅游的方式，您一定跟我一樣心向往之。實際上咱們老百姓看中的還是“性價比”這三個字，因此，如何能夠降低成本、實現(xiàn)反復(fù)利用，已經(jīng)成為整個產(chǎn)業(yè)關(guān)注的焦點，甚至也是國際的熱點和難題。
太空旅游被稱為未來的藍(lán)海產(chǎn)業(yè)。如今，越來越多科研機構(gòu)和商業(yè)公司開始探索如何能夠降低太空活動成本、實現(xiàn)反復(fù)利用。美國政府就曾開啟了一項商業(yè)軌道運輸服務(wù)計劃，俗稱“太空的士”，著名的SpaceX公司就是參與方之一。2012年10月，SpaceX龍飛船將貨物送到國際空間站，開啟私營航天的新時代。就在前不久，美國SpaceX公司實現(xiàn)了第二次陸上回收火箭，此前它曾三次在海上實現(xiàn)火箭回收，與我國“組合動力飛行器”不同，SpaceX實現(xiàn)的是多級火箭中第一級的回收，也就是部分回收。
除此之外，美國藍(lán)色起源公司也多次實現(xiàn)了火箭的回收。今年年初，他們宣布預(yù)計在2018年搭載付費乘客飛行。值得注意的是，與SpaceX公司致力于軌道飛行輸送貨物和人員不同，藍(lán)色起源公司主要側(cè)重于亞軌道失重體驗的商業(yè)太空旅游項目。不過二者也有很多相同點。
航天科技集團一院研發(fā)中心副總研究師 張永：它倆回收的技術(shù)都是一樣的，都是垂直回收，用的動力形式都是傳統(tǒng)的火箭動力形式，就是傳統(tǒng)火箭的形式，不是組合動力的形式。
我國正在研制的“組合動力飛行器”，是區(qū)別于其他國家正在研制的太空商業(yè)軌道的運輸方式，它比起傳統(tǒng)火箭的動力形式，集成度高，技術(shù)難度更大，所以實現(xiàn)飛行尚需時日。但或許在不久的將來，我們這些沒有受過專業(yè)訓(xùn)練的普通人也能乘坐中國的“組合動力飛行器”飛向太空。
神奇的太空飛行神器
飛向太空，的確讓人向往。這幾年熱映的《星際穿越》、《火星救援》等電影，體現(xiàn)了人們對太空的向往，或許有一天，這些先進的太空飛行神器能變?yōu)楝F(xiàn)實呢？接下來，讓我們跟隨鏡頭，一起穿越到未來。
提到腦洞大開，不得不提到神奇的塔迪斯飛船，這個出現(xiàn)在《神秘博士》里的神器，可以讓人實現(xiàn)時空的穿梭，它自帶的變色龍系統(tǒng)可以讓它同周圍環(huán)境融為一體。或許聽上去像是天方夜譚，但是下面這一個，就接近現(xiàn)實得多。
《火星救援》里的赫爾墨斯號地火往返飛船，它常年在地球與火星軌道上穩(wěn)定運行，可以為人類往返火星的各類任務(wù)提供運輸、中轉(zhuǎn)?？康裙δ埽瑩?jù)推測，它的動力系統(tǒng)是等離子引擎，雖然推力小，但是可以借助引力彈弓以及長時間的小推力運行，維持穩(wěn)定運行。
《阿凡達(dá)》里的“創(chuàng)業(yè)之星號”，它是一艘往返于地球和潘多拉星球之間的星際旅行飛船。創(chuàng)業(yè)之星的動力系統(tǒng)是反物質(zhì)和核聚變的混合動力，在它長達(dá)1.6公里的艦體中擁有一個長達(dá)264米的巨大反應(yīng)堆。而在現(xiàn)實生活中，核動力推進也的確成為了世界各國航天領(lǐng)域研究的熱點。
航天科技集團一院研發(fā)中心副總研究師 張永：對核反應(yīng)堆，如果能夠進行有效控制的話，完全可以用于火箭發(fā)動機這種動力形式之一，所以這種核熱技術(shù)未來是很重要的一個進入太空的形式，未來火星旅行或者更遠(yuǎn)的旅行，需要加快旅行速度的時候，更需要更大的推力，核熱動力就是很重要的動力系統(tǒng)之一。
再來看看《星際穿越》吧！為了拯救地球乘坐“堅韌”號飛船飛出了太陽系，“堅韌號”飛船通過旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生人造重力，可以避免船員因微重力導(dǎo)致骨骼退化，此外，它還擁有異常強大的推進力，這大概也只有在電影里能夠?qū)崿F(xiàn)吧。
勇敢的太空游客
看完這些科幻作品的飛行神器，想必您也一定想早日體驗一把飛上太空的感覺吧。其實，迄今為止世界上僅有少數(shù)人體驗過太空之旅。他們中，除了受過專業(yè)訓(xùn)練的宇航員，也有普通人，甚至還有大家熟知的著名物理學(xué)家史蒂芬·霍金先生。
2001年4月28日，年屆六十的美國人丹尼斯?蒂托成為全世界第一位太空游客。這位游客搭乘俄羅斯“聯(lián)盟-Y”火箭抵達(dá)他旅途的終點——距離地球400公里的國際空間站，在太空繞地球128次。
丹尼斯?蒂托：我在地球上度過了60個年頭，在太空度過了8天。在我看來，這是截然不同的兩種生活，地球上的生活與太空生活完全不一樣。
丹尼斯作為非職業(yè)宇航員，在花甲之年成功實現(xiàn)少年夢想，這無疑為熱愛太空的普通人開啟了希望之門。
2007年4月27日，著名物理學(xué)家史蒂芬·霍金應(yīng)邀在大西洋上空的飛機中體驗失重飛行，模擬太空體驗。這是一種準(zhǔn)太空旅行。在體驗零重力飛行之后，面對蜂擁而至的記者，霍金通過特有的電腦合成聲表達(dá)了他的興奮之情。
英國物理學(xué)家 史蒂芬·霍金：這次經(jīng)歷非常棒，失重的感覺十分美妙，我體會了許多次。太空，我來了！
實際上，霍金的理想遠(yuǎn)比這次失重飛行更加“高遠(yuǎn)”。終生都在研究重力和黑洞的霍金相信，人類必須挺進太空，以尋找生存空間。
