自從1957年10月4日第一顆人造地球衛(wèi)星斯普特尼克1號(hào)(Sputnik 1)進(jìn)入環(huán)繞地球軌道，人類正式打開了航天時(shí)代的大門。當(dāng)時(shí)正處東方陣營(yíng)和西方陣營(yíng)激烈對(duì)抗的冷戰(zhàn)時(shí)代，新興的航天技術(shù)被雙方同時(shí)賦予極高期望。一方面，航天處在工業(yè)時(shí)代技術(shù)金字塔的最頂端，它的進(jìn)步和應(yīng)用能帶動(dòng)一系列高新產(chǎn)業(yè)和技術(shù)的發(fā)展；另一方面，航天領(lǐng)域的諸多進(jìn)步，都是整個(gè)人類歷史上從0到1的重大突破，自然是全球最吸引眼球的新聞，也無(wú)疑是意識(shí)形態(tài)斗爭(zhēng)下自身優(yōu)越性的最佳證明。

一、后阿波羅登月時(shí)代的轉(zhuǎn)型

一個(gè)說(shuō)明航天被重視的最直觀數(shù)據(jù)就是，雙方對(duì)航天的財(cái)政投入達(dá)到了前所未有的巔峰，例如60年代末美國(guó)政府聯(lián)邦預(yù)算中給予國(guó)家航空航天局（NASA）的比例竟然占到了4.5%，這幾乎是如今全美公共教育和交通開支所占的比例，也是如今NASA預(yù)算的10倍。當(dāng)時(shí)，蘇聯(lián)和美國(guó)競(jìng)爭(zhēng)的焦點(diǎn)是第一枚火箭，第一顆衛(wèi)星，第一位宇航員，誰(shuí)搶到了第一誰(shuí)就是長(zhǎng)期的國(guó)際新聞?lì)^版。

NASA經(jīng)費(fèi)占全美聯(lián)邦預(yù)算總比例

自然不出意外，第一位登上月球的人類，成為焦點(diǎn)中的核心。當(dāng)然，從歷史見證者的角度往回看，我們已經(jīng)知道在巨量資金和無(wú)數(shù)人力工業(yè)資源的投入下，NASA在登月競(jìng)賽中取得了絕對(duì)勝利。NASA在十年內(nèi)共計(jì)進(jìn)行了17次阿波羅任務(wù)，在1969年至1972年期間實(shí)現(xiàn)了6次載人登月，12位宇航員成為“地月生存人類俱樂(lè)部”的成員。

這個(gè)代價(jià)也是驚人的，保守估計(jì)直接換算成今天的美元也超過(guò)了2000億美元，足夠把美國(guó)海軍現(xiàn)有各航母再重新制造一遍。蘇聯(lián)并沒(méi)有明確的公開數(shù)據(jù)，但可以想象在太空競(jìng)賽中付出的代價(jià)也會(huì)同樣巨大。這對(duì)于最高時(shí)也僅僅達(dá)到美國(guó)60% GDP總量的蘇聯(lián)經(jīng)濟(jì)而言，太空競(jìng)賽無(wú)疑是一個(gè)沉重的負(fù)擔(dān)。更嚴(yán)重的是，蘇聯(lián)的載人登月從未成功，甚至最重要的登月火箭N1都經(jīng)歷了四次可怕的發(fā)射失敗，它們?cè)诒〞r(shí)釋放的巨大能量足以進(jìn)入人類非核爆破壞力排行榜。最后，信心沒(méi)了，偃旗息鼓。

在太空競(jìng)賽前期各種領(lǐng)先的蘇聯(lián)當(dāng)然不甘心失敗，必須扳回一局以挽回航天大國(guó)顏面。蘇聯(lián)很快掀起了新一波的競(jìng)爭(zhēng)：空間站建設(shè)。長(zhǎng)期以來(lái)的載人航天實(shí)驗(yàn)、尤其是阿波羅登月的成功，驗(yàn)證了人類可長(zhǎng)時(shí)間生存在太空中的可能性。在蘇聯(lián)早期設(shè)想中，通過(guò)建立長(zhǎng)期駐人的空間站，可以實(shí)現(xiàn)覆蓋全球的軍事偵察甚至潛在的作戰(zhàn)目的。

人類的第一個(gè)空間站：禮炮一號(hào)(Salyut 1 ?Wikipedia)

蘇聯(lián)在這方便再次打響了第一槍，早在美國(guó)還在進(jìn)行阿波羅登月的1971年，便把極度軍事秘密的禮炮一號(hào)(Salyut)送入太空，并在后續(xù)項(xiàng)目中嘗試裝載武器，給美國(guó)人造成了不小的震撼，被迫加快了空間站研究的進(jìn)程。從政治方面，美國(guó)尼克松總統(tǒng)在1969年成為聯(lián)邦第37屆總統(tǒng)，也想從空間探索方面改變此前肯尼迪和約翰遜兩位總統(tǒng)的登月計(jì)劃，為自己樹立聲望。此外，美國(guó)六次登月基本確認(rèn)月球是個(gè)無(wú)開發(fā)價(jià)值的貧瘠之地，無(wú)更多開發(fā)價(jià)值，航天開支卻頗為驚人。因而，美國(guó)也很快停止阿波羅登月，而轉(zhuǎn)向空間站載人航天技術(shù)的發(fā)展，雙方開始新一輪競(jìng)爭(zhēng)。

然而，彼時(shí)建立空間站有個(gè)很大的問(wèn)題，火箭的成本太高，尤其是美國(guó)迅速上馬的的天空實(shí)驗(yàn)室(Skylab)。由于時(shí)間緊張，它的研發(fā)時(shí)間很短，主要思路是基于現(xiàn)有的航天技術(shù)組裝而來(lái)。一個(gè)典型特點(diǎn)是它基本脫胎換骨于巨大的登月火箭土星五號(hào)，自身結(jié)構(gòu)就基本是火箭一級(jí)改裝而來(lái)，發(fā)射也需要依賴于土星五號(hào)，而該火箭的單次發(fā)射費(fèi)用達(dá)到了驚人的12億美元(等價(jià)至今)。每次載人發(fā)射，不僅需要消耗掉一個(gè)小量級(jí)但同樣昂貴的土星1B火箭，還需要消耗掉一個(gè)阿波羅登月飛船，即便是財(cái)大氣粗的美國(guó)也無(wú)力以該系列火箭維持空間站的運(yùn)行。因此，“走了彎路”美國(guó)天空實(shí)驗(yàn)室空間站計(jì)劃從1973年5月14日發(fā)射，到1974年2月8日第三批宇航員返回地球，輝煌只持續(xù)了約半年時(shí)間。

在上述背景下，美國(guó)勢(shì)必轉(zhuǎn)型到更加可持續(xù)的載人航天發(fā)展道路上。事實(shí)上早在1969年，美國(guó)便正式立項(xiàng)了“可回收近地軌道飛行器”項(xiàng)目，其中的飛行器部分便成為了后來(lái)大名鼎鼎的航天飛機(jī)。

二、航天飛機(jī)的超前設(shè)計(jì)理念

在早期計(jì)劃中，NASA提出了一種能空天一體、回收利用的軌道器：它的絕大部分部件可以回收，每年可以重復(fù)使用10次、共計(jì)10-15年使用壽命，運(yùn)力覆蓋絕大部分航天發(fā)射需求，可搭載6-7名宇航員進(jìn)入太空生存兩周左右。關(guān)鍵是，預(yù)計(jì)平均下來(lái)每次發(fā)射成本僅為6000萬(wàn)美元(等價(jià)至今)，不僅是土星五號(hào)火箭的二十分之一，還大大低于當(dāng)時(shí)任何一個(gè)類型的主要火箭，例如宇宙神(Atlas)、德爾塔(Delta)和泰坦(Titan)等主力運(yùn)載火箭。為了龐大的航天飛機(jī)計(jì)劃，彼時(shí)NASA的五大中心同時(shí)參與，后來(lái)世界幾大航天制造商也因此獲得了巨大成長(zhǎng)(洛克希德·馬丁公司負(fù)責(zé)外儲(chǔ)箱，波音公司負(fù)責(zé)軌道器，軌道科學(xué)公司負(fù)責(zé)固體助推器)，美國(guó)也有超過(guò)1000家公司和100所高校參與了研發(fā)。最終，航天飛機(jī)定型于如下結(jié)構(gòu)。

飛行中的航天飛機(jī)亞特蘭蒂斯號(hào)(?NASA)

其中，兩個(gè)總重1142噸的固體助推器提供了航天飛機(jī)起步時(shí)的巨大推力，單個(gè)助推器達(dá)到了驚人的1250噸推力，至今依舊保持單個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)最大推力的世界記錄。巨大的外儲(chǔ)箱為軌道器的三個(gè)液氧液氫發(fā)動(dòng)機(jī)供應(yīng)推進(jìn)劑。由于液氫密度很低，對(duì)推進(jìn)劑箱體積要求極大，這個(gè)外儲(chǔ)箱直徑8.4米，長(zhǎng)達(dá)46.9米，相當(dāng)于一棟15層的高樓，共計(jì)能裝載756噸推進(jìn)劑。而對(duì)應(yīng)的軌道器液氧液氫發(fā)動(dòng)機(jī)推力也達(dá)到了土星五號(hào)火箭同級(jí)別發(fā)動(dòng)機(jī)的1.7倍。在軌道器上，還有兩個(gè)軌道轉(zhuǎn)移發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，在軌道器離開大氣層后使用，這意味著航天飛機(jī)能在太空中頻繁機(jī)動(dòng)進(jìn)入不同軌道。配合巨大的機(jī)械臂系統(tǒng)，也能夠進(jìn)行復(fù)雜的太空維修等出艙作業(yè)活動(dòng)。

通過(guò)大推力固體助推和高比沖液氧液氫主發(fā)動(dòng)機(jī)的組合，航天飛機(jī)可謂將人類化學(xué)推進(jìn)劑火箭利用到了極致。它們的組合也達(dá)到了3000噸的推力級(jí)別，可以推動(dòng)著軌道器(約68噸)和有效載荷(約25噸)進(jìn)入近地軌道。由于航天飛機(jī)軌道器的體積很大，它相比其他火箭可以實(shí)現(xiàn)超大尺寸衛(wèi)星的發(fā)射。比如著名的哈勃望遠(yuǎn)鏡13.2米長(zhǎng)、最大4.2米直徑，由航天飛機(jī)發(fā)恰到好處。

航天飛機(jī)助推器回收過(guò)程(?NASA)

在實(shí)際使用情況中，整個(gè)航天飛機(jī)系統(tǒng)只有外儲(chǔ)箱無(wú)法回收，因其是在航天飛機(jī)飛出大氣層后才被拋棄，幾乎不存在回收可能性。而剩余兩個(gè)重要部分，固體助推器和軌道器都可以回收。軌道器設(shè)計(jì)為100-150次重復(fù)使用，固體助推器為部分組件回收利用。事實(shí)上，直到2011年航天飛機(jī)最后一次任務(wù)(第135次)執(zhí)行時(shí)，其使用的助推器上依然有第一次任務(wù)時(shí)(1981年)回收的零部件。不同于商業(yè)航天公司SpaceX的第一級(jí)火箭垂直回收技術(shù)，航天飛機(jī)的兩個(gè)固體助推器會(huì)在發(fā)射127秒后與軌道器脫離，飛行一定時(shí)間后打開降落傘，然后落到大西洋(航天飛機(jī)都在佛羅里達(dá)的卡納爾維拉爾角發(fā)射)。由于火箭發(fā)動(dòng)機(jī)在底部較重且助推器中空密封，火箭便會(huì)漂浮在海面，等待救援船直接拖回基地修理回收。

航天飛機(jī)與載具波音747飛機(jī)(?NASA)

而軌道器則可以像飛機(jī)一樣正常在機(jī)場(chǎng)降落，然后由一架改裝過(guò)的波音747飛機(jī)“背”到維修基地。但在返回地球的過(guò)程中，由于與空氣的超高速度摩擦(返回時(shí)速度超過(guò)7000m/s)，類似飛機(jī)的氣動(dòng)外形將會(huì)在飛機(jī)表面產(chǎn)生超過(guò)1500℃的高溫。因此，軌道器的隔熱保護(hù)成了最核心的內(nèi)容之一。NASA為之設(shè)計(jì)了十幾種超級(jí)隔熱材料，本著效率最高/質(zhì)量最低的原則，航天飛機(jī)的不同部分覆蓋了不同顏色和性能的隔熱材料。其中頭部用了最重最好的灰黑色隔熱瓦，能夠耐受最高達(dá)1650℃的高溫；頂部、機(jī)翼前部和腹部使用了黑色的可耐受至1260℃的隔熱瓦；頭部和翼中使用了灰色隔熱毯(耐受至650℃)；而其他部分則使用了普通的白色隔熱毯，只能耐受370℃但已經(jīng)足夠了。這也解釋了為什么航天飛機(jī)軌道器看起來(lái)黑白相間的外貌，事實(shí)上都是隔熱材料的顏色。

發(fā)現(xiàn)號(hào)航天飛機(jī)：不同部位飛機(jī)顏色/隔熱材料不同(?NASA)

三、航天飛機(jī)的輝煌時(shí)代

提起航天飛機(jī)，就不得不提到大名鼎鼎的哈勃太空望遠(yuǎn)鏡，這一個(gè)例子足以說(shuō)明航天飛機(jī)的巨大價(jià)值。它是一個(gè)主鏡片直徑達(dá)到2.4米，擁有廣域和行星照相機(jī)、高解析度攝譜儀、高速光度計(jì)、暗天體照相機(jī)和暗天體攝譜儀等核心儀器的龐然大物。它長(zhǎng)13.2米、直徑4.2米、總重11.1噸，運(yùn)轉(zhuǎn)在傾角為28.5度近地軌道，甚至比曾經(jīng)中國(guó)天宮一號(hào)/二號(hào)實(shí)驗(yàn)室（8噸級(jí)）都要大上一圈。這個(gè)龐然大物，必須依賴航天飛機(jī)才能發(fā)射。事后也證明，在太空中出了問(wèn)題的它，也只有航天飛機(jī)能夠拯救。

發(fā)現(xiàn)號(hào)航天飛機(jī)利用機(jī)械臂成功釋放哈勃太空望遠(yuǎn)鏡（圖源：NASA）

1990年4月24日，發(fā)現(xiàn)號(hào)航天飛機(jī)攜帶哈勃太空望遠(yuǎn)鏡順利升空。然而，科學(xué)家們很快發(fā)現(xiàn)，需要觀測(cè)深空天體的哈勃竟然“近視”了，這將導(dǎo)致它的觀測(cè)質(zhì)量大大低于預(yù)期。問(wèn)題出在了珀金帕爾默生產(chǎn)的巨大主鏡片上，鏡片被磨得太平，以至于鏡片邊緣差出了2.2微米。雖然這僅是鏡片直徑的百萬(wàn)分之一級(jí)別，但對(duì)于需要觀測(cè)動(dòng)輒數(shù)億光年外天體的哈勃而言，完全無(wú)法接受。但此時(shí)怨天尤人為時(shí)已晚，望遠(yuǎn)鏡已經(jīng)在太空中順利運(yùn)行，無(wú)論如何都無(wú)法通過(guò)地面后處理去校正光學(xué)系統(tǒng)導(dǎo)致的根本錯(cuò)誤。

重新發(fā)射一個(gè)昂貴的望遠(yuǎn)鏡不太可能，運(yùn)會(huì)地球重新維修也不現(xiàn)實(shí)（太陽(yáng)能帆板等已經(jīng)打開并固定），那么解決方案就在于如何利用航天飛機(jī)進(jìn)行維修。事實(shí)上，這完美展現(xiàn)了航天飛機(jī)的一個(gè)重大優(yōu)勢(shì)。它體型巨大、配備有強(qiáng)大的機(jī)械臂和維修系統(tǒng)、變軌能力極強(qiáng)，甚至宇航員也攜帶有可自由移動(dòng)的推進(jìn)單元。航天飛機(jī)是唯一有能力進(jìn)行大規(guī)模太空維修的航天器，甚至對(duì)于無(wú)法在太空中解決的問(wèn)題，它可以將其捕獲并抓取到自身機(jī)艙內(nèi)，帶回地球維修并擇期再次發(fā)射。

1984年11月6日，宇航員加德納從發(fā)現(xiàn)號(hào)航天飛機(jī)出發(fā)，利用推進(jìn)單元飛向了巨大的通信衛(wèi)星，隨后在太空中“拍賣”（圖源：NASA）

經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期培訓(xùn)，1993年12月2日，7名“哈勃維修專家”乘坐奮進(jìn)號(hào)航天飛機(jī)順利出發(fā)。隨后，航天飛機(jī)成功靠近并抓住了哈勃望遠(yuǎn)鏡。在太空中交會(huì)對(duì)接從來(lái)不是件容易的事情，每個(gè)航天器運(yùn)動(dòng)速度都在7500米/秒以上，相當(dāng)于高速公路上一輛小汽車運(yùn)動(dòng)速度（120千米/時(shí)）的200多倍，要實(shí)現(xiàn)“失之毫厘謬以千里”的準(zhǔn)確對(duì)接難度可想而知。這次航天飛機(jī)維修任務(wù)從發(fā)射到返回共計(jì)持續(xù)了12天時(shí)間，期間進(jìn)行了共計(jì)10人次太空行走作業(yè)，每個(gè)人行走時(shí)間也在6-8小時(shí)不等，這在此前的航天飛機(jī)任務(wù)中前所未有。

最后，這7位宇航員成功完成了既定目標(biāo)，對(duì)哈勃太空望遠(yuǎn)鏡進(jìn)行了一次大改造更新，讓它實(shí)現(xiàn)“重生”。為克服空氣阻力導(dǎo)致的軌道下降，航天飛機(jī)返回前又利用自己強(qiáng)大的推進(jìn)能力把望遠(yuǎn)鏡軌道推高了一些。第一次維修的巨大成功極大鼓舞了NASA和天文學(xué)家們?？茖W(xué)應(yīng)用的需求是永無(wú)止境的，既然有了在軌維修和提升的可能性，科學(xué)家們也在尋找著更多機(jī)會(huì)對(duì)哈勃太空望遠(yuǎn)鏡進(jìn)行下一次升級(jí)。與此同時(shí)，NASA也看到了哈勃太空望遠(yuǎn)鏡產(chǎn)生的巨大科研產(chǎn)出和遠(yuǎn)超預(yù)期的公眾影響力，盡一切可能幫助科學(xué)家們維護(hù)哈勃。在隨后數(shù)年內(nèi)，又有四次航天飛機(jī)任務(wù)抵達(dá)哈勃太空望遠(yuǎn)鏡，其中的大部分儀器都徹底更新替換，航天飛機(jī)已經(jīng)把哈勃轉(zhuǎn)變成“親媽都不認(rèn)識(shí)”的地步了。

為哈勃太空望遠(yuǎn)鏡，NASA總共進(jìn)行了六次航天飛機(jī)任務(wù)?？梢悦黠@看出在第四次維修（總第五次）任務(wù)更換太陽(yáng)能帆板后，軌道下降速度減慢很多

哈勃太空望遠(yuǎn)鏡的例子只是縮影。在135次任務(wù)中，航天飛機(jī)展現(xiàn)了它多功能的一面。既能釋放大型航天器，又能進(jìn)行在軌維修，還能裝回艙內(nèi)帶回地球；既能釋放人造地球衛(wèi)星，又能釋放巨大的木星探測(cè)器；既能進(jìn)行絕密的軍用任務(wù)，又能進(jìn)行吸睛的科普教育。在國(guó)際空間站建設(shè)階段，航天飛機(jī)也是必不可少的工具，因?yàn)橹挥兴苓\(yùn)輸并在太空組裝巨大且沒(méi)有機(jī)動(dòng)能力的桁架結(jié)構(gòu)。在航天飛機(jī)退役后，人類已經(jīng)沒(méi)有辦法建設(shè)國(guó)際空間站這種大型桁架模塊化的空間站了。最后，航天飛機(jī)在軌時(shí)，自身也是能搭載6-7位宇航員的空間站，對(duì)于各種科學(xué)研究、尤其是針對(duì)人類的太空醫(yī)學(xué)研究，具有巨大的價(jià)值。

不包括實(shí)驗(yàn)用樣機(jī)，實(shí)際應(yīng)用的航天飛機(jī)總共造出了五架：哥倫比亞號(hào)(Columbia，1981-2003)，挑戰(zhàn)者號(hào)(Challenger，1983-1986)，發(fā)現(xiàn)號(hào)(Discovery，1984-2011)，亞特蘭蒂斯號(hào)(Atlantis，1985-2011)和奮進(jìn)號(hào)(Endeavour，1992-2011)。它們完成了135次載人航天任務(wù)，從和平號(hào)空間站時(shí)代跨越到國(guó)際空間站時(shí)代，人類航天史上了不起的成就。

四、航天飛機(jī)的遺憾謝幕

然而，前后四十年歷史的航天飛機(jī)還是遺憾謝幕了，最核心的原因還是自身，因?yàn)樗闹貜?fù)使用價(jià)格遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于預(yù)期。例如，它的軌道器（形似飛機(jī)的主體部分）由超過(guò)250萬(wàn)個(gè)零件、370公里長(zhǎng)電纜和27000多塊隔熱瓦構(gòu)成，是世界上最復(fù)雜的單個(gè)運(yùn)載器。尤其是隔熱瓦必須由純?nèi)斯ぬ鎿Q，兩個(gè)軌道轉(zhuǎn)移發(fā)動(dòng)機(jī)的維修難度超出計(jì)劃，主發(fā)動(dòng)機(jī)也需要大修。這使得航天飛機(jī)單次發(fā)射成本達(dá)到了至少4.5億美元之巨，全項(xiàng)目平均下來(lái)每次發(fā)射價(jià)格達(dá)到了驚人的15億美元，與昂貴的土星五號(hào)火箭竟然同一級(jí)別，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)預(yù)期的6000萬(wàn)美元。

實(shí)際的航天飛機(jī)維修遠(yuǎn)比預(yù)計(jì)的(左圖)復(fù)雜(?NASA)

兩次恐怖的災(zāi)難更是直接葬送了航天飛機(jī)。1986年1月28日，挑戰(zhàn)者號(hào)因?yàn)榘l(fā)射時(shí)固體助推器O型環(huán)失效爆炸；2003年2月1日，哥倫比亞號(hào)在發(fā)射時(shí)被外儲(chǔ)箱絕熱材料擊破的機(jī)翼沒(méi)能幸存過(guò)返回大氣的過(guò)程，最終解體。這兩次事故也并列為人類歷史上最多犧牲的航天事故(各有7名宇航員犧牲)，影響極為惡劣。且每次事故造成了航天飛機(jī)發(fā)射計(jì)劃的數(shù)年中止，造成的整個(gè)項(xiàng)目成本開支飆升。

因挑戰(zhàn)者號(hào)(左)和哥倫比亞號(hào)(右)解體災(zāi)難而犧牲的宇航員們(?NASA)

而于此同時(shí)，美國(guó)一向奉行不能一家獨(dú)大的原則，在航天飛機(jī)項(xiàng)目火熱進(jìn)行的同時(shí)另外幾個(gè)系列火箭也在同步進(jìn)行，NASA也保證了它們的發(fā)射頻率。航天飛機(jī)有效載荷為25噸，其他火箭也能達(dá)到這個(gè)級(jí)別運(yùn)力，構(gòu)成了航天飛機(jī)發(fā)射任務(wù)的分流，使得航天飛機(jī)使用頻率大大降低，單次成本便大大上升。蘇聯(lián)解體后，美國(guó)對(duì)軍用載荷和大尺寸航天器的需求也大幅降低，這個(gè)航天飛機(jī)應(yīng)用的主場(chǎng)地在快速流失。尤其是隨著人類太空探索進(jìn)入商業(yè)航天時(shí)代，SpaceX等一系列優(yōu)秀公司崛起，他們以更高的效率和更好的性價(jià)比提出了各種近地空間開發(fā)運(yùn)載解決方案，都在迅速推動(dòng)著航天飛機(jī)退出歷史舞臺(tái)。

2011年7月21日，隨著亞特蘭蒂斯號(hào)執(zhí)行完航天飛機(jī)的第135次任務(wù)順利降落，持續(xù)達(dá)40年之久的航天飛機(jī)項(xiàng)目正式宣告落幕。

然而，比起美國(guó)的航天飛機(jī)計(jì)劃，更為遺憾的是蘇聯(lián)的航天飛機(jī)計(jì)劃。登月競(jìng)賽的落敗讓蘇聯(lián)心有不甘，而后來(lái)美國(guó)更是在可重復(fù)利用運(yùn)載器(航天飛機(jī))研究方便取得領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)，導(dǎo)致蘇聯(lián)決策當(dāng)局在經(jīng)濟(jì)已經(jīng)困難的情況下也立即上馬了本國(guó)的航天飛機(jī)計(jì)劃，大名鼎鼎的暴風(fēng)雪號(hào)(Buran)也成為了這個(gè)項(xiàng)目最終的遺腹子。

美國(guó)航天飛機(jī)(左)與蘇聯(lián)航天飛機(jī)(右)對(duì)比(?NASA)

二者外觀類似，但實(shí)際原理卻有很大不同。美國(guó)的航天飛機(jī)主要?jiǎng)恿τ绍壍榔鞯娜齻€(gè)液氧液氫發(fā)動(dòng)機(jī)提供，兩個(gè)可回收的助推器提供前期突破稠密大氣的巨大推力。而蘇聯(lián)的航天飛機(jī)則完全依托于為此項(xiàng)目新設(shè)計(jì)的能源火箭，相當(dāng)于火箭把航天飛機(jī)送入太空(火箭無(wú)法回收)，而航天飛機(jī)本身只有較小的推力，只能用作軌道機(jī)動(dòng)。在返回地球后，采取類似美國(guó)航天飛機(jī)的方式，由大型運(yùn)輸機(jī)將軌道器運(yùn)送到指定維修地點(diǎn)。在這種設(shè)計(jì)理念的影響下，由于主發(fā)動(dòng)機(jī)不在軌道器上，蘇聯(lián)航天飛機(jī)的復(fù)雜程度較低、可靠性增加、運(yùn)力更強(qiáng)、能夠?qū)崿F(xiàn)無(wú)人自動(dòng)駕駛，在應(yīng)用潛力上絲毫不亞于美國(guó)航天飛機(jī)。為了在這次競(jìng)爭(zhēng)中取得優(yōu)勢(shì)，蘇聯(lián)可謂下了血本。

安-225飛機(jī)專用蘇聯(lián)航天飛機(jī)(左)和巨大的能源火箭(右)(?Wikipedia)

蘇聯(lián)著名的安東諾夫飛機(jī)設(shè)計(jì)局為之設(shè)計(jì)了迄今為止世界上載重量最大的運(yùn)輸機(jī)，安-225，起飛重量達(dá)到了驚人的600噸。而搭載航天飛機(jī)的能源號(hào)(Energia)也是蘇聯(lián)有史以來(lái)最大的火箭，總重達(dá)到了2400噸，僅次于美國(guó)的土星五號(hào)，甚至在推力上超過(guò)了土星五號(hào)，目前依舊保持世界最高火箭推力的記錄。

非常遺憾，在1988年11月15日經(jīng)過(guò)了唯一一次測(cè)試后，蘇聯(lián)的政治、經(jīng)濟(jì)、國(guó)際形勢(shì)環(huán)境發(fā)生巨變，一個(gè)巨人轟然坍塌。彼時(shí)前途滿滿的航天飛機(jī)項(xiàng)目也被迫即刻下馬，安-225飛機(jī)僅僅造出了一架，能源號(hào)火箭也僅僅飛行過(guò)兩次，真正測(cè)試過(guò)的航天飛機(jī)也僅有暴風(fēng)雪號(hào)一架(有數(shù)架原型機(jī))，它們?nèi)勘谎┎仄饋?lái)。后人習(xí)慣了用蘇聯(lián)唯一一架航天飛機(jī)暴風(fēng)雪號(hào)來(lái)命名整個(gè)航天計(jì)劃，是個(gè)不大不小的遺憾。

而更可惜的是，蘇聯(lián)解體后的2002年，存放暴風(fēng)雪號(hào)的機(jī)庫(kù)被大雪壓垮，暴風(fēng)雪號(hào)被砸毀，暴風(fēng)雪號(hào)被暴風(fēng)雪摧毀了。僅存的安225運(yùn)輸機(jī)，也在2022年初的俄羅斯與烏克蘭沖突中，中了火炮徹底被毀了。人類的航天飛機(jī)時(shí)代，就這樣結(jié)束了。

五、后航天飛機(jī)時(shí)代

航天飛機(jī)消失了，但它背后的各種核心技術(shù)卻依然存在。由于后發(fā)技術(shù)的進(jìn)步，航天飛機(jī)相關(guān)的技術(shù)發(fā)展正以脫胎換骨的面貌重新出現(xiàn)在人類航天歷史中。

一個(gè)典型的例子是新一代太空發(fā)射系統(tǒng)（SLS），它的目標(biāo)是復(fù)現(xiàn)土星五號(hào)的能力，已實(shí)現(xiàn)NASA重返月球的目標(biāo)。它預(yù)計(jì)采取模塊化方式設(shè)計(jì)多個(gè)適配型號(hào)，既能用于載人航天、又有純貨運(yùn)版本，近地軌道運(yùn)力從95噸到130噸不等，最大能力可發(fā)射超過(guò)45噸載荷進(jìn)入地月轉(zhuǎn)移軌道，和曾經(jīng)的土星五號(hào)登月火箭是同一級(jí)別。不過(guò)乍一看，SLS幾乎就是航天飛機(jī)的“火箭版本”。

SLS和航天飛機(jī)有著明顯的代際傳承（圖源：NASA）

它的主要技術(shù)承包方還是原來(lái)的航天飛機(jī)隊(duì)伍。從最核心的組成部分來(lái)看，主要推力來(lái)自兩個(gè)固體助推器，它們就是原來(lái)航天飛機(jī)助推器的升級(jí)版。單臺(tái)推力達(dá)1600噸，自重僅725噸，126秒就全部工作完畢。也就是說(shuō)這一個(gè)助推器就可以把我國(guó)最重的長(zhǎng)征五號(hào)火箭（起飛重量最大約870噸）推起來(lái)，真正的暴力怪獸。它的芯一級(jí)也主要是結(jié)合了航天飛機(jī)的核心發(fā)動(dòng)機(jī)RS-25D和一樣就能看出傳承歷史的“大橙罐”液氧液氫推進(jìn)劑貯箱。配合不同版本的上面級(jí)和逃逸塔等，火箭也因而形成了不同的版本，適用于不同發(fā)射任務(wù)類型。預(yù)計(jì)2022年8月底，SLS將迎來(lái)首次發(fā)射。

航天飛機(jī)本身的設(shè)計(jì)理念也在小型化和更加實(shí)用化。例如，航天飛機(jī)的主承包方之一波音從1999年起一直在為美國(guó)軍方研發(fā)空天往返多用途復(fù)用飛行器X-37B，它的軌道測(cè)試飛行器OTV（Orbital Test Vehicle）也經(jīng)常被叫做“無(wú)人空天戰(zhàn)機(jī)”，單次太空飛行可長(zhǎng)達(dá)兩年之久。它個(gè)頭雖小，卻擁有復(fù)雜的變軌能力，配合多功能機(jī)械臂能進(jìn)行多種在軌服務(wù)作業(yè)，最終能獨(dú)立返回地球。

從表面來(lái)看，X37-B基本是縮小版本的航天飛機(jī)（圖源：NASA）

航天飛機(jī)的技術(shù)遺存也在往商業(yè)航天領(lǐng)域擴(kuò)散。SpaceX賴以成名的一級(jí)火箭回收設(shè)計(jì)理念，很大程度就源于航天飛機(jī)時(shí)代對(duì)回收復(fù)用能力的極致追求。在最新的產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，SpaceX的星艦需要實(shí)現(xiàn)獨(dú)立返回大氣過(guò)程，它也因而需要在航天飛機(jī)隔熱瓦基礎(chǔ)上進(jìn)一步研發(fā)隔熱材料。而更直接的例子則是商業(yè)航天公司內(nèi)華達(dá)山脈集團(tuán)的追夢(mèng)人（Dream Chaser），它已經(jīng)獲得了NASA的空間站貨運(yùn)合同且進(jìn)行了多次飛行測(cè)試。如果一眼看去，甚至?xí)苯诱J(rèn)為這就是一架微縮版航天飛機(jī)。實(shí)際上，它的設(shè)計(jì)理念，也的確大量參考了航天飛機(jī)曾經(jīng)的技術(shù)。這種技術(shù)傳承案例，在很多如今的NASA相關(guān)供應(yīng)商中，都能找到縮影。

追夢(mèng)人小型航天飛機(jī)（圖源：Ken Ulbrich）

從軟實(shí)力方面，航天飛機(jī)的影響力甚至遠(yuǎn)未消失。航天飛機(jī)項(xiàng)目先后持續(xù)近40年，NASA里五大中心（約翰遜、馬歇爾、戈達(dá)德、肯尼迪和斯坦尼斯）全程主要負(fù)責(zé)，帶來(lái)了大量經(jīng)費(fèi)和科研產(chǎn)出，也奠定了這五個(gè)中心的強(qiáng)大實(shí)力基礎(chǔ)。航天飛機(jī)的制造商，洛克希德·馬丁，波音，軌道科學(xué)（現(xiàn)已并入諾斯羅普·格魯曼公司）也奠定了世界前三大防務(wù)/航空/航天公司的業(yè)界地位，它們?cè)?jīng)在航天飛機(jī)項(xiàng)目上賺的盆滿缽滿，期間大量并購(gòu)整合其他防務(wù)公司成為巨無(wú)霸。

航天飛機(jī)項(xiàng)目期間正是半導(dǎo)體、集成電路、計(jì)算機(jī)、微電子等關(guān)鍵行業(yè)的起步階段。由于航天飛機(jī)的設(shè)計(jì)理念和減重增效要求，航天飛機(jī)大量采用了這些嶄新的技術(shù)，尤其是為了特殊應(yīng)用要求這些行業(yè)公司定制所需的產(chǎn)品，為這些行業(yè)提供了巨大的訂單，也直接促進(jìn)了后來(lái)它們?cè)跇I(yè)內(nèi)的全球領(lǐng)先地位。而航天飛機(jī)的直接研發(fā)過(guò)程和與它在軌實(shí)驗(yàn)帶來(lái)的科學(xué)研究?jī)?nèi)容，也為美國(guó)的科研院所提供了大量課題，在此過(guò)程培養(yǎng)的人才和積累的技術(shù)，對(duì)于任何一個(gè)國(guó)家而言，都是足以改變國(guó)運(yùn)的寶貴財(cái)富。

總而言之，航天飛機(jī)的出現(xiàn)，擁有特定的時(shí)代背景。它的研發(fā)過(guò)程，實(shí)現(xiàn)了航天史上很多經(jīng)典的創(chuàng)新理念。在任務(wù)周期內(nèi)，航天飛機(jī)也的確符合預(yù)期，執(zhí)行過(guò)一系列復(fù)雜且獨(dú)一無(wú)二的任務(wù)，造就了很多航天史上的輝煌。然而，它的設(shè)計(jì)也許太過(guò)超前于時(shí)代，導(dǎo)致成本過(guò)高，最終沒(méi)有競(jìng)爭(zhēng)過(guò)同時(shí)代的火箭，兩次慘痛的事故更是讓它直接陷入絕境。隨著人類航天進(jìn)入新階段，航天飛機(jī)和它相關(guān)的技術(shù)，正在逐步“解體”并融入新的技術(shù)中。這些新的技術(shù)，有的不僅在改變航天史，也在逐漸改變?nèi)祟惖纳罘绞剑瑲v久彌新。