太空飞机将如何工作

如果不是X-planes，美国可能永远不会到达空间。正是在第一个X平面X-1中查克·耶格（Chuck Yeager）飞行的速度比1947年的声音速度快。随后发生了100多个平面变化，每个变化都进一步发展了我们对航天器设计的理解。如今，正在开发几个新的X型平面。我们将看一下其中的三个：

在上面提到的三个X型平面中X-37是最新和最快的。与其他太空飞机不同，X-37不会在自己的力量下发射。它旨在将其发射到辅助车辆上。无人机，可编程的飞机将作为次要有效载荷乘坐航天飞机。进入轨道后，X-37将从航天飞机的货物湾部署。然后它将在轨道上停留21天，进行许多实验，然后再返回地球并像飞机。

在1998年，NASA选择了波音为了设计X-37，一年后达成了一项协议以开发新的太空飞机。X-37是设计为轨道平面并以25速度行驶的三个空间飞机中唯一的一架，这意味着它可以以每小时约17,500英里（28,163 km/h）的速度行驶。X-37项目的目标是在恶劣的空间环境中测试RLV技术，并证明大约40个高级机身，推进和操作技术。X-37项目的主要重点是改善防止航天器在重新进入过程中燃烧的热保护系统。NASA表示，X-37的首次飞行测试将于2002年初开始，当年晚些时候它可能会进入航天飞机的轨道。

X-37看起来有点像航天飞机的微型型号。它长27.5英尺（8.38米），比普通的校车短，只有当前航天飞机有效载荷舱的一半。在6吨时，X-37对于NASA航天器而言非常轻，重量相当于大约3辆跑步车辆。它的翼展仅为15英尺（4.57 m），并且有自己的实验舱，其尺寸为7 x 4英尺（2.13 x 1.21 m）。车辆将被AR-2/3推动火箭引擎自1950年代以来已被使用，可以产生超过7,000磅的推力。AR-2/3使用JP-10喷气燃料，一种煤油和过氧化氢作为推进剂。

像X-37一样X-34太空飞机正在测试新技术，以建立未来的航天器，以降低任务成本。但是，虽然X-37距离地面大约一年半，但对X-34进行测试已经在进行中。

1999年6月，NASA将无人X-34绑在L-1011载体飞机的腹部上进行“俘虏式携带”飞行，其中X-34在飞行期间仍在L-1011上固定在L-1011上。在测试飞行过程中，科学家能够分析X-34的多个功能，包括将火箭推进剂释放到发动机中以及X-34和L-1011之间的电气连接。后来，X-34将在40,000英尺的高度上从L-1011掉落，并将未动力滑到跑道着陆。

凭借新时代的协和射流，轨道X-34将能够以5,600 mph（9,012 kph）的速度在8马赫上行驶。X-34大于X-37，长58英尺（17.6 m），翼展为28英尺（8.53 m）。最终，X-34空间平面将由Fastrac提供动力火箭引擎，比NASA先前使用的发动机便宜。Fastrac主要是由现成的组件构建的，其零件比其他火箭发动机少。这Fastrac火箭发动机用单个涡轮机运行，该涡轮机仅由两个泵组成 - 一个用于煤油，另一个用于液体氧气。发动机的气体发生器会循环少量的煤油和氧气，以提供气体以驱动涡轮机，然后用尽耗尽的燃料。

可能是NASA太空飞机中最雄心勃勃的是，最昂贵的是X-33。它也恰好是开发中最远的空间平面。在下一部分中，我们将根据X-33设计的空间平面讨论，该设计可能有一天可以更换航天飞机。

太空旅行的新时代始于1981年4月12日上午，当时哥伦比亚的第一辆航天飞机飞往轨道。从那以后，航天飞机一直是NASA进行研究和部署的主要发射车卫星和其他航天器进入太空。航天飞机还允许宇航员建造国际空间站。

但是，尽管班车取得了许多成就，但事实仍然是，进入太空非常昂贵。航天飞机湾中的每磅有效载荷的发射费用为10,000美元。根据NASA的说法，航天飞机的两个固体火箭助推器中的每一个都有约100万磅（453,592公斤）的固体推进剂。大型外部水箱还容纳了另外500,000加仑的超冷液氧和液体氢。这两种液体被混合并燃烧，以形成班车的三个主燃料火箭引擎。这大量推进剂的成本以及为每个任务恢复和替换固体火箭助推器的成本非常昂贵。NASA解决问题的方法是X-33。

X-33是独特的单阶段到轨道车辆的原型。它的楔形形状与之前的任何航天器不同。在其底部，X-33宽77英尺（23.5 m），车辆长69英尺（21 m）。该设计的目的是允许航天器将所有所需的推进剂放在船上，从而消除了对固体火箭助推器的需求。通过消除助推器和主要燃油箱，NASA将修剪大部分升空重量，使航天飞机任务如此昂贵。X-33或X-33的衍生产品的发射成本预计仅是推出航天飞机成本的十分之一。

X-33项目始于1996年。目前，它落后于计划将近两年，而且成本远远超出了预期。NASA和洛克希德·马丁已经在X-33上花费了超过10亿美元，而且仍然只有四分之三。1999年11月，对石墨纤维复合燃料箱的测试失败了，该测试使NASA科学家争先恐后地设计出传统铝材材料的新储罐。尽管有这些挫折，NASA表示将继续建造X-33，现在希望在2003年有一辆运转良好的车辆进行下轨道飞行。

设计两个独特的发动机将推动航天器。X-33将是第一台使用的空间平面线性航空传动发动机。根据美国宇航局的说法，发动机的形状比传统的铃铛喷嘴火箭发动机更适合楔形空间平面。与铃铛火箭发动机的喷嘴相反，Aerospike喷嘴是V形，称为坡道。热气体是从坡道表面外部的腔室射击的。这些新发动机将推动X-33加速至13马赫（9,100 mph / 14,645 kph）。

X-33项目的最终目标是生产一架名为The The的商用飞机Venturestar，这将是航天飞机的继任者。Venturestar的大小约为X-33原型的两倍，并将使用相同类型的发动机和相同的建筑材料。但是，它将能够实现25马赫，这是维护地球轨道的必要速度。Venturestar不仅可以用来将有效载荷放入太空中，而且还可以用作太空旅游车辆。X-33的成功或失败将决定Venturestar是否成为使公众进入太空的车辆。