既能航空又能航天的新型飞行器（未来航天飞行器）

航天飞机的跨界传奇：空天飞行器的新纪元已经开启

随着时代的发展，航天科技日新月异。中国亚轨道重复使用演示验证工程运载器的成功首飞，再次将人们的目光引向空天飞行器这一航天领域的跨界神器。

各主要航天国家都在积极研制能自由出入太空、按需返回、可重复使用的空天飞行器。那么，空天飞行器究竟是何方神圣，又具有哪些应用价值呢？

航天器，作为可在稠密大气层、临近空间和轨道空间往返飞行的可重复使用的空间运输系统，集航空、航天技术于一体。它不仅满足民用运输需求，更能执行军事任务。随着一次性运载火箭的局限性日益凸显，如发射准备期过长、无法满足大规模、低成本的航天发展需求等，世界航天大国纷纷转向研发更先进的空天飞行器。

一次性运载火箭在完成飞行任务后，需扔掉一、二级火箭，其残骸落入大气层，可能造成坠毁或燃烧，无法再利用。而航天飞机的研发也曾遭遇挑战，如结构热防护技术不成熟导致的高昂维护成本等。为此，各国不断新的技术途径以降低航天成本。美国SpaceX公司提出的一级火箭垂直回收方案，虽已进行多次成功的实验，但仍面临诸多挑战。

相比之下，空天飞行器，尤其是水平起降的空天飞行器，具有巨大的发展潜力。它可以利用大气中的氧气，大大降低起飞质量和整体规模，同时具备完全可重复使用的能力，满足未来廉价、快速、方便、自由进入太空的需求。

空天飞行器的研发并非易事。动力问题是其面临的一大挑战。目前的动力模式，如涡轮发动机、冲压发动机、火箭发动机等，都存在一定不足，无法单一满足空天飞行器多任务飞行的需求。组合式发动机应运而生。它通过将两种或两种以上单一类型的发动机有机地结合在一起，充分发挥不同类型发动机的技术优势，具有工作范围广、综合经济性好的特点。

美国、日本、欧盟、俄罗斯等传统航天强国都已开展组合发动机的研究工作，并取得一定成果。这些成果为空天飞行器研发提供了有力支持。在克服动力难题的世界各国继续对空天飞行器的关键技术进行攻关和验证，开展了一批研究项目。其中，美国NASP计划掀起了全球范围内的空天飞行器研究热潮。

空天飞行器是未来大规模空间开发和确保空间优势的关键。随着科技的进步和研究的深入，我们有理由相信，在不远的将来，空天飞行器将为我们开启一个全新的航天时代。美国的X-30单级轨道飞行器、X-43无人飞行器，以及英国的霍托尔空天飞机和德国的桑格空天飞机项目，曾是航天领域的“顶级明星”。受技术和资金的限制，这些大胆的计划和方案在当时的时代未能如愿实现。

在德国的太空蓝图上，这些飞行器曾是想象与创新的结晶。而在2010年，美国X-37B飞机的成功发射，无疑给全球空天飞行器的研究注入了新的活力。它不仅唤醒了人们对太空的热情，也推动了世界各国在空天飞行器领域的竞争与合作。

如今，俄罗斯的多用途空天系统计划、英国的云霄塔空天飞机项目等正在如火如荼地开展。日本和印度也在积极投入，努力攻克关键技术。其中，美国的X-37B空天飞机以其独特的技术特征和巨大的发展潜力，成为各国关注的焦点。

空天飞行器以其低成本、高可靠性的技术优势，满足了未来廉价、自由进出空间的发展需求。在商业领域，空天飞行器可大幅降低空天运输费用，为在轨服务、产品运输甚至太空旅行提供了新的可能。近日，美国缩尺复合体公司和英国维珍银河公司的“太空船二号”，以及美国蓝色起源公司的“新谢泼德”空天飞行器完成的载人飞行首秀，引发了国内外的高度关注。

而在军事领域，空天飞行器的潜力更是无可估量。它可以作为侦察监视与预警平台、空间武器发射平台，还能用于反卫星，甚至充当战时空间预备指挥所。搭载武器后，其作战区域可覆盖整个地球乃至近地空间，实现1小时全球打击。长期部署在太空的空天飞行器，甚至可以对敌方的卫星、宇宙飞船甚至空间站实施打击。

空天飞行器的发展仍面临巨大的技术挑战。从气动外形与结构一体化设计，到组合动力模态转换与匹配技术、超高温热防护技术、能量管理技术等，都是世界各国需要攻克的技术难关。

作为航天航空两大高技术领域的跨界产物，空天飞行器汇聚了大批前瞻性、先导性的高新技术。它不仅能推动航空航天动力、飞行器设计等众多技术的发展，还能对武器装备的发展起到重大引领作用。随着各项关键技术的日益成熟，空天飞行器正在成为新的研究热点，值得各国高度关注。

空天飞行器的发展不仅关乎科技领域，更关乎国家的战略安全与发展。中国在这一领域的研究和发展也备受关注。随着技术的不断进步和研究的深入，相信中国的空天飞行器也会取得重大突破，为国家的繁荣与安全做出重要贡献。空天飞行器的发展前景广阔，值得全球高度关注。（刊登于2021年7月24日的《中国航天报飞天科普周刊》）