第一个叩响太空大门的人

姜森

9月20日，太空探索技术公司SpaceX完成了首次纯商业载人太空飞行，标志着人类航天事业的发展进入了新阶段。

据美国《太空》杂志报道，1961年4月12日，苏联宇航员加加林率先遨游太空，开创了载人航天的新纪元。鲜为人知的是，美国空军的传奇试飞员乔伊·英格尔，在1959年就驾驶X—15超音速飞行器飞抵108千米的高空，这实际上已经越过了地球大气层与太空之间的分界线（100千米）。在美国航空航天局（NASA）的档案资料中，乔伊·英格尔的身份是“美国首位宇航员”——第一个叩响太空大门的人。

乔伊·英格尔1932年出生于美国堪萨斯州，1956年毕业于堪萨斯大学，获得航空工程学位。之后，他进入美国空军预备役军官训练营，并于1958年正式加入美国空军。那正是美国航空技术“大爆发”的年代，各类新型喷气式飞行器进入研发及测试阶段。

英格尔加入了美国空军第474昼间战斗机中队（后改为第309战术战斗机中队）。该中队驻扎于美国加州乔治空军基地，其任务是在实战中护卫美国空军的战略轰炸机，配备的战斗机是F—100“超级佩刀”。

由于冷战局势趋紧，美国空军计划将第474中队调往欧洲，准备“掩护执行对苏攻击任务的战略轰炸机”。英格尔不想去欧洲，因为他想做更刺激的工作——成为美国空军的新机试飞员。热爱飞行的他，梦想能够驾驶各种不同类型的新式飞行器。

要成为美国空军的试飞员，必须拥有1500小时的飞行经历。于是，英格尔尽可能地长时间驾驶F—100战斗机，抓住一切机会执行各种飞行任务，最终凑满了1500小时飞行时间。之后，英格尔考入“美国空军试飞员及太空研究飞行员学校”，并顺利毕业。英格尔兴奋地发现，自己不但有驾驶新型飞机的机会，还有希望驾驶太空飞行器。

当时，美国和苏联正在进行激烈的“太空竞赛”。1957年，苏联在这场竞赛中初战告捷，于当年8月21日发射了第一颗洲际弹道导弹，又于10月4日发射了“人造地球卫星1号”。苏联的成功在世界范围内引起很大反响，其航天部门无论在心理上还是在技术上，都占据了压倒西方同行的优势。

美国空军的档案资料显示，当时苏联在太空开发领域所取得的成就，令世界各国尤其是美国感到意外。在此背景下，美国加快了研制新型飞行器的步伐，并开始重点培养“太空试飞员”。

英格尔以空军试飞员的身份，参加了美国国家航空咨询委员会（NACA，1958年改组为NASA）主导的“太空试飞”项目，试飞X—15超音速飞行器。

说到英格尔的成就，离不开X—15超音速飞行器。20世纪40年代，美国开始研究如何突破音障，开发速度超过音速的飞行器。1954年7月19日，NACA开始实施超音速飞行器计划。该计划的主要目标是开发速度为4—8倍音速的先进飞行器。同时，美国想凭借该项目获得高空高速条件下的空气动力学、材料、飞行控制技术以及飞行员适应情况等方面的信息，为超音速飞行器开发和载人航天项目打好基础。

X—15超音速飞行器项目由NACA牵头，联合美国空军、海军和北美航空公司共同推进。1954年，首架X—15验证机问世。它是世界上第一款超音速飞行器，长15.3米，高3.53米，翼展6.79米，最初装备两台XLR—11火箭发动机（后改用XLR—99发动机）。其外形酷似一个巨大的飞镖，配有短粗的機翼和类似鱼雷的前鼻锥，机身表面覆盖着一层特殊的镍铬铁合金，能抵御高速飞行时所产生的上千摄氏度的高温。其动力系统采用火箭发动机，时速可达7270千米，即约6倍音速。如果以这个速度飞行，它从伦敦飞到纽约只需要约50分钟。

北美航空公司战胜竞争对手，于1955年11月拿到X—15的量产合同，首批制造了3架。

X—15在人类航空发展史上占据着重要的地位，其意义不亚于美国的航天飞机，曾是人类史上飞得最快的飞行器之一。美国后续开发的航天飞机，速度比X—15快。但即使以现在的飞行器速度标准来衡量，X—15仍然属于罕见的高速飞行器。

据美国空军历史学家斯蒂芬妮·史密斯介绍，在有人驾驶飞行器领域，X—15堪称巅峰之作，实现了航空工业的飞跃。它将人类的飞行速度提升到一个新的层级，也是航空史上一款非常重要的超音速飞行器。

X—15超音速飞行器

由于X—15配备了火箭发动机，其燃料消耗量十分惊人。为节约燃料，它必须由NB—52飞机带上高空。从载机上被释放后，X—15可依靠自身携带的燃料飞向大气层的边缘，叩响太空的“大门”。燃料用尽后，它还能滑翔约10分钟。

1958年，刚刚完成改组的NASA选拔了8名X—15的试飞员。因构造与动力系统特殊，这种飞行器非常难以驾驶。所以，8名“太空试飞员”全部来自美国空军的飞行员队伍，而且其技术都是顶尖的，其中就包括英格尔。

1958年10月15日，第一架量产型X—15由卡车运到美国爱德华兹空军基地。1959年3月19日，一架NB—52运载机在爱德华兹空军基地载着X—15进行了第一次试飞。1959年6月8日，“太空试飞员”克罗斯菲尔德驾驶X—15脱离了NB—52运载机，在高空中飞行了一段距离，最终安全滑翔着陆。

自此，8名“太空试飞员”轮番驾驶X—15，执行了近200次飞行任务。其飞行速度在4—7倍音速之间，不断逼近大气层的边缘，创造新的飞行高度纪录。

作为8名“太空试飞员”中的佼佼者，艺高人胆大的英格尔试飞X—15多达16次，有3次飞行高度超过80千米。其中最具历史意义的一次，他以6.72倍音速创造了108千米的高度纪录。

根据国际航空联合会作出的定义，以距地球海平面100千米的高度作为地球大气层与太空之间的分界线，称之为“卡门线”——纪念美国科学家西奥多·冯·卡门。因此，英格尔实际上已经进入了太空。

据他描述：“当地平线由蓝色变为黑色，我就知道已经到了大气层的边缘。”在时代背景和当时的技术条件下，X—15和英格尔取得了伟大的成就。NASA将英格尔确认为“美国首位宇航员”。

X—15项目完成后，包括英格尔在内的“太空试飞员”转而执行其他训练和试飞任务，为驾驶美国新的太空飞行器作准备。后来，英格尔在美国开发的航天飞机上也大显身手——他是唯一一名曾手动驾驶25倍音速航天飞机并安全着陆的美国人，是当之无愧的“超级试飞员”。到退役时，他的太空（包括大气层边缘）飞行时间累计达到200小时。

1968年1月，X—15项目在完成所有预定任务后被终止。这种超音速飞行器从开始开发到最后一次飞行，持续了约10年时间，总共耗资近3亿美元。该机型所完成的试验，对美国航天、航空工业多年保持全球领先地位起到了重要作用。

X—15的试验飞行几乎涉及超音速飞行器研究的所有领域。它多次飞抵太空与地球大气层的交界处，搜集了大量有助于设计航天飞机和宇宙飞船的关键数据。在X—15试飞过程中，研究人员根据其飞行数据，总共撰写了765份极具价值的研究报告，为美国后来的“阿波罗”登月计划和航天飞机研制项目，提供了非常宝贵的试验数据。

NASA投入巨资研制的一些太空飞行器，借鉴了X—15项目的技术成果，比如“追梦者”号迷你型航天飞机。该型航天飞机弥补了X—15发射动力的不足，采用垂直发射的方式进入太空轨道，在完成任务后通过滑翔返回地球着陆。其运行方式与后来美国广泛使用的航天飞机基本相同。

X—15项目的其他重要成果还包括：验证了飞行器再入大气层时的热防护技术;为第一代宇航服的开发提供了参考资料;促进了先进航空、航天装备的制造，为飞行器适应空中态势和太空环境积累了经验。

X—15项目对现代航天工业企业而言，也有着非常重要的借鉴意义。例如美国维珍银河公司、XCOR公司等开发的飞行器，设计灵感都来自于X—15。

编辑：姚志刚   winter-yao@163.com