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薛偉傑:中國成功試飛可重用航天載具 太空遊可期?

【明報專訊】7月11日,「維珍銀河」成功完成首次商業載人太空旅遊試飛。「團結號」航天飛行器成功飛至距離地面80公里高空,維珍集團創辦人布蘭森等6名乘員解開安全帶,體驗了大約4分鐘的無重狀態。「團結號」隨後返回大氣層,安全降落在機場。由起飛到降落整個過程大約90分鐘,全球有上千萬人觀看有關短片。

7月20日,輪到另一富豪貝索斯準備乘坐旗下「藍色起源」的航天飛行器試飛。甚至連SpaceX的員工也放出聲氣,聲稱未來也會有這類太空旅遊試飛,而且那將是「真正的太空旅行」,將會在400公里高的軌道圍繞地球飛行云云。

一年內已兩度成功測試

但很多人都沒有留意,7月16日內地官媒宣布:由中國航天科技集團一院研製的「亞軌道重複使用演示驗證項目運載器」在酒泉衛星發射中心點火起飛,按設定程序完成飛行後,水平着陸於內蒙古阿拉善右旗機場,測試圓滿成功。

報道說,「亞軌道重複使用運載器」項目的圓滿成功,為中國重複使用天地往返航天運輸技術發展奠定了基礎。不過,相關報道極短,連運載器尺寸和重量都未有提及。頂多是加上國家國防科技工業局新聞宣傳中心「抖音」帳戶幾句描述:「該任務屬原創性、引領性科技攻關項目」。首次飛行旨在驗證升力式地面自主垂直起飛、再入返回、水平着陸等關鍵技術。

然而,內地媒體和科技界還是用盡心力,抽絲剝繭地找出多一點資料。

首先,原來去年9月初,內地已成功進行過一次類似飛行試驗。當時官媒報道,「可重複使用試驗航天器」成功發射,在軌飛行2日後,於去年9月6日成功返回預定着陸場。

「亞軌道」沒完全統一說法

報道又說,試驗成功標誌着中國可重複使用航天器技術研究取得重要突破,後續可為和平利用太空提供更加便捷、廉價的往返方式。而據其他內媒報道,當時是使用「長征二號F」火箭發射那個「可重複使用試驗航天器」。

換言之,在一年之內,內地已進行了兩次類似試驗。比較兩次字眼,去年9月初是使用「試驗」,今次則使用「演示驗證項目」。從用字的保守,有理由相信,有關技術距離成熟仍有相當距離。

此外,上次在軌飛行了2日後,才回航降落。今次則使用了「亞軌道」一字,沒有提及飛行時間。兩次試驗的可重用載具並不相同。去年9月試驗的屬於「軌道飛行器」,而今次試驗的則屬於「亞軌道飛行器」。

至於所謂「亞軌道」,並沒有完全統一的說法。有說是距地面20至100公里的空域,亦有說是距地面35至300公里的空域。但簡單來說,是介乎飛機的飛行高度上限和人造衛星的最低軌道之間的空域。

「軌道飛行器」和「亞軌道飛行器」的最大分別是,「軌道飛行器」的飛行速度達到每秒7.9公里,能夠在橢圓形的軌道圍繞地球持續飛行相當長時間,就像人造衛星般。

而「亞軌道飛行器」則仍然受到地球引力限制,只能夠短暫飛越80公里高的「太空分界線」或100公里高的「卡門線」,之後就會回落,其飛行軌迹大致上仍然像拋物線。

第一級火箭或未能回收 成本效益遜色

內地科技界估計,兩次試驗應該屬於同一個大項目下。綜合資料,兩次試驗都是採用垂直起飛/水平降落(VTHL)方式。即起飛時使用火箭垂直發射,將可重用載具帶到一定高度,之後兩者分離,可重用載具倚靠自己的發動機,爬升到更高的軌道或亞軌道。

當回航時,可重用載具飛回大氣層,好像普通飛機般降落在機場。至於那支用於起飛的火箭,以內地現時的技術來說,估計還未能夠回收。

簡單來說,內地這個方案和美國軍方在約10年前開始試驗的「軌道試驗飛行器」X-37B很相似。相比下,「藍色起源」方案雖然同樣採用垂直起飛/水平降落的方式,但已能夠回收火箭,成本明顯較低;而「維珍銀河」方案更是採用水平起飛/水平降落(HTHL)的方式,母機和子機都能夠降落機場回收,成本就更低了。

因此,雖然有內媒以「太空旅遊指日可待」為題,但筆者認為,以內地的技術成熟度、政治體制、地緣政治環境,加上航天科技集團乃國有企業,相信其可重用載具都是以軍事用途,節省發射或回收衛星成本、載人載貨往返太空站等為優先,開放給民用太空旅遊必定排得較後。

根據去年「中國航天大會」上一名講者在簡報中透露,現時垂直起飛/水平降落(VTHL)的兩級方案只是起步,將來還要過渡到水平起飛/水平降落(HTHL)的兩級方案,最終再達到水平起飛/水平降落的單級方案(單一飛行器)。其中,第二步可望在2030年實現,但終極方案就要2045年才可以實現了。

明報記者 薛偉傑

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