“技术难度极大”的空天飞机究竟难在哪里？ _小知识

一直以来，为降低航天发射成本，使天地往返更加便捷，世界各国都卯足了劲儿发展可重复使用的运载器，大家熟知的航天飞机及近年来火热的“猎鹰9号”火箭便是其中的杰出代表。

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“猎鹰9号”发射升空（图片来源：www.spacex.com）
最近，有媒体报道，我国也正研制类似的运载器，并计划于2020年前后首飞。消息一出，一众小伙伴相当兴奋。不过，报道还称该运载器仍为垂直发射，要实现可重复使用运载器的终极目标——“空天飞机”则“技术难度极大” ，至少还需15年。
不少人疑惑，航天飞机倒是经常听说，可空天飞机是个什么鬼？它又究竟难在哪里呢？

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美国“X-30”空天飞机概念图（图片来源：launiusr.wordpress.com）
与航天飞机啥区别？
提到航天飞机，相信小伙伴们都不陌生。自1981年4月12日美国将第一架航天飞机“哥伦比亚号”送入太空，至2011年7月21日“亚特兰蒂斯号”航天飞机完成谢幕之旅，近30年里，航天飞机作为人类制造的最复杂的运载工具，在轨道救援、卫星回收与维修、特殊载荷部署等方面创造了无数历史。
【“技术难度极大”的空天飞机究竟难在哪里？】

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“亚特兰蒂斯号”航天飞机徐徐降落，它宣告了美国航天飞机时代的结束（图片来源：en.wikipedia.org）
广义而言，航天飞机通常包括一个轨道器、一个外挂燃料箱及两个固体助推器，不过，我们平时所说的航天飞机仅指轨道器，也就是那个能够载人、可在地球轨道上飞行却又形如飞机的部件。虽说航天飞机的模样像飞机，但其发射方式却和普通的载人航天器毫无二致，均采用火箭发动机进行垂直发射，只有当其从太空返回地面时飞机外形才发挥作用，此时它可以如飞机一般滑翔降落在跑道上。

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航天飞机的组成包括轨道器、外挂燃料箱、助推器（图片来源：bagera3005.deviantart.com）

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航天飞机采用火箭发动机进行垂直发射（图片来源：www.nasa.gov）
简单地说，航天飞机像火箭一样发射，却像飞机一样降落，因此，想让航天飞机上天，必须有火箭发动机且必须自备燃料和氧化剂。那么，能否研制出一种起飞方式也和飞机一样的运载器呢？如此一来，便可在起飞阶段利用大气层内的氧气，减少氧化剂携带量，从而降低飞行成本。于是，空天飞机的概念应运而生了。
空天飞机的全名叫航空航天飞机，可见，它比航天飞机多了“航空”二字，这正是二者最大的差异所在。与航天飞机必须在发射场发射并全程采用火箭发动机不同，空天飞机在普通机场即可起飞，而且为了充分利用大气层内的氧气，它在大气层内飞行时首先采用吸气式发动机进行机动飞行，当速度超过2400千米/时后换用冲压发动机，到达大气层边缘时再用火箭发动机加速入轨。