送你入太空

李会超

特别的双体飞机

平流层发射飞机从外观上看与一般的飞机有着很大的不同：一般的飞机仅有一个机体，机体两侧就是飞机的双翼。而平流层发射飞机由两个机体组成，每个机体各与一侧的机翼连接。这种设计在第二次世界大战时期就曾经出现过，当时美军迫切需要一种重型战斗机，但在战事紧张的情况下又没有充足的时间从头开始设计研制一种全新的飞机。于是，设计师们就把已有飞机的两个机体连接到一起，构成了F-82双机体战斗机。

飞行过程示意图

平流层发射飞机之所以采用比较特别的双机体结构，是为了在两个机体之间提供充足的空间，挂载火箭、飞船等大型航天器，从而成为航天器的发射平台。火箭或飞船由平流层发射飞机从地面携带到半空中释放，之后点火继续飞行，进入太空。相比于从地面升空的发射方式，这种在空中发射的方式更具灵活性。平流层发射飞机可以携带火箭到人烟稀少的地方再发射，火箭的发射方向也不再需要避开人口稠密的居民聚集区。同时，火箭点火时已经具有一定的速度和高度，也避开了低层稠密大气的阻碍，所以发射同样重量的有效载荷时，相比于地面发射能节省不少燃料。

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亚轨道飞行

亚轨道一般是指距地面20千米～100千米的空域，处于现有飞机的最高飞行高度和卫星的最低轨道高度之间，也称为临近空间，大致包括大气平流层区域、大气中间层区域和小部分增温层区域。这一区域既不属于航空范畴，也不属于航天范畴，但对于通信保障以及对空对地作战等，却有很大的发展前景。

在平流层发射飞机出现前，也有使用其他飞机作为空中发射平台的尝试。然而，这些发射平台都是用民航客机改装而成，其最大起飞重量与外形设计都限制了空射火箭的发射能力。一方面，火箭的重量不能超过飞机运载能力的极限：另一方面，即便飞机的运载能力还有余量，如果飞机机身的挂载空间已经容不下火箭的个头儿，那么火箭的规模就会受到限制。目前，最大的空射火箭飞马座XL，其总重量仅有2.3吨，最大近地轨道发射能力仅为0.4吨，与地面起飞的主流运载火箭相比有着很大的差距。而平流层发射飞机拥有强大的运载能力，最高可将重达250吨的航天器携带到半空中发射，双机体的特别设计也为携带航天器留足了空间。

平流层发射飞机

平流层发射飞机大量采用民航界的成熟货架产品作为配件，降低了飞机研发的复杂程度和成本。它的飞行动力来自6台普惠PW4056型涡扇发动机，这种发动机是广泛用于波音777、空客330等大型民航客机的普惠PW4000发动机家族中的一员。而航电系统、驾驶舱系统、起落架系统，则采用了波音747-400型民航客机的现成设计方案。可以说，平流层发射飞机是站在巨人的肩膀上发展出的一款划时代飞机。

太空旅行飞船

在平流层发射飞机研发的早期，研发它的缩尺复合体公司曾经与Space X公司洽谈，希望Space X能在猎鹰9火箭的基础上进行改造，将猎鹰9火箭的9台发动机减为5台，为平流层发射系统提供一种功能匹配的空射火箭。然而，这项合作最终未能达成。目前，缩尺复合体公司计划让平流层发射系统通过一次发射多枚飞马座XL火箭的方式来进行初期的运行，同时也在与内华达山脉公司探讨空中发射追梦者载人飞船的可能性。

缩尺复合体公司可以说是航天工业界使用双体飞机发射航天器的行家。在平流层发射飞机试飞成功前，这家与英国维珍银河合资的公司还曾经试验过亚轨道商业载人飞行器“太空船1号”和“太空船2号”。

太空船1号

太空船2号

太空船1号和太空船2号都是亚轨道商业载人飞行器。和进入轨道后能够环绕地球多圈的轨道航天器相比，亚轨道飞行器不能完成环绕地球一整圈的飞行任务，只能在距离地面较高的位置滑行一段时间，使乘坐者获得与航天飞行类似的体验后就返回地面，最大飞行高度在100千米左右。与让太空游客乘坐轨道航天器环绕地球相比，亚轨道飞行器可以减少飞行成本，降低去往太空的“船票”价格。

太空船1号在2003年至2004年进行了17次成功的飞行试验后，维珍银河公司的研发重点就转向了更实用化的升级版飞船——太空船2号。太空船2号的发射飞机为双机体结构的“白骑士2号”。白骑士2号飞机使用了4台用于中小型民航飞机的普惠PW308发动机，最大运载能力为17吨，比平流层发射飞机小了10倍。但由于它是专门为太空船2号设计的发射飞机，所以17吨的运载能力刚好够用。在发射过程中，太空船2号挂载在白骑士2号飞机的两个机体中间，由白骑士2号携带至15000米的高空释放，太空船2号的发动机随即点火，在8秒内太空船2号就达到了超音速状态。随后，太空船2号的发动机还将工作70秒，使飞船进入一条远地点为112千米的亚轨道。这个高度已经越过距离地面100千米的“卡门线”，进入美国标准下的宇宙空间。在返回地球的过程中，太空船2号的尾翼翘起，使飞船所受的阻力增大，逐渐减速，并最终在机场着陆。除了两名驾驶员外，太空船2号最多可以搭载6名乘客。

太空船2号的票价暂定为25万美元一张，这个价格对于一般人来说当然比较昂贵，但与俄罗斯之前开展的2 000万美元一次的国际空间站太空旅游相比，则要便宜得多。船票在2007年开放预订后销量很好，目前已经售出500多张。然而，付了钱的乘客们可能需要再等几年才能真正成行。2014年，太空船2号序列中的“企業号”在测试中发生事故，飞船损毁，一名试飞员殉职。在查明事故原因后，维珍银河公司又制造了另一艘飞船——“团结号”。2019年2月，团结号飞船首次搭载试飞员实现了三人太空飞行。未来，在完成50—100次飞行测试，彻底验证飞船的安全可靠性后，维珍银河公司才会正式邀请乘客乘坐飞船，体验太空飞行的乐趣。

平流层发射飞机已经准备就绪，只等相配的飞船诞生，人们就可以“站在它的肩膀上”直冲云霄，漫游宇宙了！