進(jìn)入21世紀(jì)以來，人類航天技術(shù)發(fā)展日新月異，以當(dāng)前視角來看，航天工業(yè)皇冠上有兩顆明珠，一顆是以X-37B為代表的可重復(fù)使用的帶翼航天器，媒體朋友們習(xí)慣將其稱為“空天飛機(jī)”，另一顆是以SpaceX公司的獵鷹9號(hào)火箭為代表的可重復(fù)使用運(yùn)載火箭。

X-37B

在很長(zhǎng)一段時(shí)間段內(nèi)，美國(guó)在這兩條賽道上都是一枝獨(dú)秀，直到3年前，我國(guó)可重復(fù)使用試驗(yàn)航天器首飛成功，徹底打破了其在這一領(lǐng)域的技術(shù)壟斷。

12月14日，新華社又發(fā)布了一條全文僅百余字的通稿報(bào)道，我國(guó)可重復(fù)使用試驗(yàn)航天器由CZ-2F運(yùn)載火箭發(fā)射成功。

當(dāng)天，美國(guó)也原本計(jì)劃使用重型獵鷹火箭發(fā)射X-37B，但由于技術(shù)故障，最終從發(fā)射工位撤回廠房，預(yù)計(jì)將推遲數(shù)周。

重型獵鷹火箭與X-37B撤回

我國(guó)可重復(fù)使用試驗(yàn)航天器已經(jīng)成功實(shí)施了三次發(fā)射任務(wù)，前兩次分別是：

第一次：2020年9月4日發(fā)射，2020年9月6日返回，任務(wù)時(shí)間是1天多；

第二次：2022年8月5日發(fā)射，2023年5月8日返回，任務(wù)時(shí)間是276天。

在軌任務(wù)時(shí)長(zhǎng)一次比一次長(zhǎng)，相信第三次飛行也會(huì)再創(chuàng)佳績(jī)。

通稿雖短，但也有關(guān)鍵信息，比如，使用CZ-2F火箭發(fā)射，意味著可重復(fù)使用試驗(yàn)航天器的發(fā)射重量在8.6噸以內(nèi)，也可自主返回預(yù)定著陸場(chǎng)。

7年前用于天宮二號(hào)空間實(shí)驗(yàn)室發(fā)射任務(wù)的CZ-2FT運(yùn)載火箭

三年以來，堪稱“絕密”的可重復(fù)使用試驗(yàn)航天器從未露出真身，但這并不妨礙其作為國(guó)之重器的戰(zhàn)略價(jià)值，我們也可從美國(guó)X-37B身上對(duì)其管中窺豹。

雖然媒體朋友們習(xí)慣將X-37B與可重復(fù)使用試驗(yàn)航天器稱為“空天飛機(jī)”，這完全是誤會(huì)了，可以先看看航天飛機(jī)與空天飛機(jī)的定義：

航天飛機(jī)指的是，利用助推火箭垂直起飛，然后啟動(dòng)軌道飛行器進(jìn)行軌道航行，返回地面時(shí)滑翔降落，可以重復(fù)使用。

空天飛機(jī)指的是，能在機(jī)場(chǎng)跑道上水平起飛和降落，既可在大氣層內(nèi)飛行，也可在大氣層外飛行的飛行器。動(dòng)力裝置在大氣層內(nèi)用吸氣式發(fā)動(dòng)機(jī)，在大氣層外使用火箭發(fā)動(dòng)機(jī)。

騰云空天飛機(jī)

顯而易見，雖然X-37B長(zhǎng)的像飛機(jī)，而且能夠進(jìn)入太空飛行，但它仍然需要依賴運(yùn)載火箭垂直起飛助推發(fā)射，在大氣層內(nèi)只能進(jìn)行無動(dòng)力滑翔飛行，這就是典型的航天飛機(jī)。

X-37B與火箭整流罩組合

可以看到，不論是X-37B，還是可重復(fù)使用運(yùn)載火箭，對(duì)于美國(guó)航天而言，都是長(zhǎng)達(dá)半個(gè)多世紀(jì)持續(xù)高強(qiáng)度投入的龐大存量技術(shù)資產(chǎn)的再發(fā)展成果。

雖然航天飛機(jī)與空天飛機(jī)的定義不同，代表的技術(shù)層次也不同，但它們都屬于“空天飛行器”，都可以在大氣層內(nèi)外空間跨域飛行，其飛行特征離不開一個(gè)詞匯，就是“高超音速飛行”。

雖然X-37B先聲奪人，然而美國(guó)在高超音速飛行領(lǐng)域的落后也是顯而易見，海陸空各軍種發(fā)展的高超音速導(dǎo)彈，不論是吸氣式，還是滑翔式，皆屢屢失敗，這與我國(guó)琳瑯滿目的各型高超音速裝備形成了強(qiáng)烈的反差對(duì)比。

從DF-26的雙錐體滑翔制導(dǎo)戰(zhàn)斗部，到DF-17的乘波體戰(zhàn)斗部，再到各型吸氣式高超音速飛行器的研制突破，我國(guó)毫無疑問已經(jīng)躋身世界高超音速裝備領(lǐng)域先進(jìn)梯隊(duì)的最前列。

這一切都要?dú)w功于科學(xué)的戰(zhàn)略決策，早在上個(gè)世紀(jì)90年代初期，載人航天工程立項(xiàng)之前，國(guó)內(nèi)相關(guān)各院所單位對(duì)載人天地往返載具的選型進(jìn)行了一場(chǎng)大討論，多個(gè)設(shè)計(jì)方案參與打分評(píng)選，其中就包括多款帶翼航天器，甚至還有更為激進(jìn)的兩級(jí)入軌空天飛機(jī)方案。

在正式的打分評(píng)選中，航天飛機(jī)方案獲得了最高評(píng)分，這與如今我們看到的神舟飛船方案是完全不同的。

然而，航天工程從來也不是單純的技術(shù)問題，因?yàn)樗婕叭肆?、物力、?cái)力的支配，屬于戰(zhàn)略性工程，錢學(xué)森正是基于這種戰(zhàn)略視野，將關(guān)鍵的一票投給了載人飛船方案，這才有了如今的神舟號(hào)載人飛船。

雖然基于戰(zhàn)略因素考量，載人飛船方案適合我國(guó)在那一時(shí)期的基本國(guó)情，但這并不代表航天飛機(jī)方案的落后，恰恰相反，因此，在將關(guān)鍵一票投給載人飛船方案沒多久，錢學(xué)森就再次寄語年輕一代航天人：航天事業(yè)的又一重大發(fā)展是空天飛機(jī)，尤其是把它作為用半小時(shí)即可橫跨2萬公里的民航工具，所以空天飛機(jī)應(yīng)是21世紀(jì)的重大成就。21世紀(jì)的中國(guó)人一定要在空天飛機(jī)上顯一顯身手，一件國(guó)家大事！

航天飛機(jī)與空天飛機(jī)并不是完全不同的技術(shù)賽道，發(fā)展空天飛機(jī)通常都需要航天飛機(jī)的技術(shù)積累，也可以說，發(fā)展航天飛機(jī)是打通空天飛機(jī)研發(fā)瓶頸的必由之路。

媒體朋友們也習(xí)慣將X-37B稱為空天戰(zhàn)機(jī)，對(duì)它充滿了軍事幻想，但就實(shí)際情況而言，X-37B實(shí)在是撐不起這一稱號(hào)。

比如有人說，X-37B可以進(jìn)行軌道機(jī)動(dòng)，可以捕獲他國(guó)航天器進(jìn)行破壞，即便不能破壞，還能對(duì)他國(guó)航天器進(jìn)行抵近偵察。

理論上，X-37B可以干這些事，但有比它更適合干這些事的軍用衛(wèi)星。以X-37B這種航天飛機(jī)而言，其進(jìn)行軌道飛行時(shí)，自身有機(jī)翼、隔熱瓦等結(jié)構(gòu)死重，在進(jìn)行軌道機(jī)動(dòng)飛行時(shí)相較于相同功能的衛(wèi)星，需要消耗更多的燃料，而且它本身只善于改變軌道高度的機(jī)動(dòng)飛行，大范圍改變軌道傾角的能力十分有限。

不論是X-37B，還是我們的可重復(fù)使用試驗(yàn)航天器，它們的核心價(jià)值仍然在于技術(shù)驗(yàn)證，為以后研制真正的空天飛機(jī)開辟技術(shù)通路。

比如帶翼航天器返回地球時(shí)，入口速度可達(dá)25馬赫，這一速度幾乎是殲-20極速的12倍有余，在與大氣層高速摩擦過程中，會(huì)形成高熱等離子鞘，溫度可達(dá)兩千多攝氏度，需要高性能隔熱材料對(duì)航天器進(jìn)行屏蔽保護(hù)。

我國(guó)在隔熱材料領(lǐng)域的技術(shù)水平已經(jīng)居于世界領(lǐng)先水平，最具代表性的就是三年前新一代載人飛船試驗(yàn)船應(yīng)用的“輕質(zhì)碳基微燒蝕防熱材料”，此種材料能夠抵御3000攝氏度高溫?zé)g，可勝任載人登月、載人登火星、載人登小行星等各類深空探測(cè)器的返回地球任務(wù)。

以往再入航天器抵抗高溫?zé)g的辦法就是在隔熱材料上堆尺寸堆重量，比如美國(guó)用于載人重返月球任務(wù)的獵戶座載人飛船，發(fā)射重量達(dá)到了26.5噸，其中返回艙重量是10.4噸，返回艙內(nèi)部居住空間僅有9立方米。

獵戶座飛船在軌畫面

獵戶座飛船返回艙返回地球后

獵戶座飛船返回艙內(nèi)部畫面

這是因?yàn)槠涓魺岵牧闲阅苈浜?，需要更大的?cè)壁傾角，這也是為什么獵戶座飛船返回艙看上去更加低矮的原因，以降低返回艙側(cè)壁的防熱壓力，更大的側(cè)壁傾角，直接壓縮了返回艙內(nèi)部居住容積，加上他們的材料又比較笨重，本就局促的空間變得更加局促。

我國(guó)的輕質(zhì)碳基微燒蝕防熱材料就完全不同，其材料密度極低，本身重量就輕，加上還有微燒蝕功效，也就是說再入燒蝕過程中，只需燒蝕材料的一小部分，就能完成隔熱溫控任務(wù)，由于性能優(yōu)異，所以我們的返回艙側(cè)壁傾角很小。

我國(guó)新一代載人飛船試驗(yàn)船與獵戶座飛船對(duì)比

如此一來，首先從結(jié)構(gòu)上就能獲得更大的返回艙內(nèi)部容積，其次，由于隔熱性能優(yōu)異，只需少量隔熱材料就能完成隔熱任務(wù)，進(jìn)一步釋放返回艙內(nèi)部容積。

新一代載人飛船試驗(yàn)船返回艙高速再入大氣層

新一代載人飛船試驗(yàn)船返回艙返回地球后的外觀

所以，我國(guó)新一代載人飛船試驗(yàn)船返回艙在比獵戶座飛船返回艙輕了足足3噸的基礎(chǔ)上，內(nèi)部卻有13立方米的大空間，比獵戶座飛船足足多出了4立方米。國(guó)產(chǎn)輕質(zhì)碳基微燒蝕防熱材料可以說形成了對(duì)獵戶座飛船、載人龍飛船、CST-100星際線飛船的跨代領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)。

新一代載人飛船返回艙內(nèi)部的大空間，貨格可拆。

這還只是載人飛船用新一代隔熱材料，我國(guó)還有另一款不方便透露的新型金屬基隔熱材料，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于各型空天飛行器。

除了隔熱材料，還有新一代制導(dǎo)技術(shù)的應(yīng)用。

嫦娥五號(hào)T1試驗(yàn)器、新一代載人飛船試驗(yàn)船、嫦娥五號(hào)探測(cè)器、天問一號(hào)探測(cè)器、神舟系列載人飛船，這些大名鼎鼎的航天器均應(yīng)用了由我國(guó)獨(dú)創(chuàng)的自適應(yīng)預(yù)測(cè)校正制導(dǎo)技術(shù)。

自適應(yīng)預(yù)測(cè)校正制導(dǎo)技術(shù)的全稱是“全數(shù)字全系數(shù)自適應(yīng)預(yù)測(cè)校正制導(dǎo)”，它能夠根據(jù)航天器的飛行狀態(tài)和當(dāng)前的制導(dǎo)策略，預(yù)報(bào)飛行終點(diǎn)誤差，并根據(jù)誤差與飛行過程中的各自約束條件，自主計(jì)算出接下來的制導(dǎo)策略，直至將航天器精確引導(dǎo)至飛行終點(diǎn)。

新一代載人飛船試驗(yàn)船返回艙正中靶心

基于此種技術(shù)，三年前，新一代載人飛船試驗(yàn)船首次飛行就創(chuàng)造了10.8環(huán)的高精度落點(diǎn)成績(jī)，最終落點(diǎn)正中靶心，實(shí)際上在此項(xiàng)技術(shù)的幫助下，更早以前的嫦娥五號(hào)T1試驗(yàn)器，在月地高速再入任務(wù)中就已經(jīng)刷新了人類同類航天器的開傘點(diǎn)精度。此后，此項(xiàng)技術(shù)又助力天問一號(hào)著陸巡視器高精度登陸火星預(yù)選著陸區(qū)。

自適應(yīng)預(yù)測(cè)校正制導(dǎo)技術(shù)可以說是萬金油，其應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛，尤其是可以用于空天飛行器的再入飛行，這也是為什么我們?cè)诙潭倘陜?nèi)，可重復(fù)使用試驗(yàn)航天器一舉就能夠與昔日的世界最強(qiáng)同臺(tái)競(jìng)技的原因。

除了目前已經(jīng)應(yīng)用的各項(xiàng)高新技術(shù)產(chǎn)品，為了盡快打通空天飛機(jī)研發(fā)的技術(shù)通路，我們已經(jīng)在前瞻布局，有些甚至已經(jīng)邁過技術(shù)研究的層面，正在快速逼近工程應(yīng)用的目標(biāo)。

比如適配騰云空天飛機(jī)的云龍組合動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)已經(jīng)完成原理樣機(jī)的研制，還有前不久央視大規(guī)模公開報(bào)道的JF-22高超音速風(fēng)洞，以及爆震脈沖發(fā)動(dòng)機(jī)。

云龍組合動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)原理樣機(jī)

除了高新技術(shù)裝備的研發(fā)布局，我更懂得讓技術(shù)成果快速轉(zhuǎn)化為戰(zhàn)斗力，比如無偵-8高速無人機(jī)，它可以實(shí)現(xiàn)大范圍快速偵察，獲取高價(jià)值戰(zhàn)場(chǎng)情報(bào)，為各類作戰(zhàn)平臺(tái)提供打擊指引，這款飛機(jī)其實(shí)也是航天飛機(jī)技術(shù)的衍生品，比如它的高速無動(dòng)力返場(chǎng)、自主高速滑跑著陸。

無偵八

反觀美國(guó)，在這些方面調(diào)子總能起的很高，然而最終落地的項(xiàng)目可以說是一地雞毛……

可以自信地說，人類第一架真正意義上具有大氣層內(nèi)外空間自主飛行能力的空天飛機(jī)必將在中國(guó)率先誕生。