太空船二号：折翼与复飞

文/迟惑

2018年4月，美国维珍银河公司的太空船二号第二架样机“团结”号实现了首次飞行，这是2014年太空船二号的第一架样机“企业”号坠毁之后，这家公司重新投入资金研发的。从外观上看，“团结”号与“企业”号没有明显的区别，因此我们似乎可以做出这样的判断——维珍银河公司认为，“企业”号的设计基本上是合理的，只是存在有限的问题，要做一些调整。

谨慎的“团结”号

这次飞行成功的“团结”号其实早已开工建造，当“企业”号失事的时候，“团结”号已经完成了65%的工作。“企业”号的教训给了“团结”号改进的方向，在尾翼控制系统上增加了安全设施。直到2016年2月，“团结”号才正式亮相，“维珍银河”的后台老板布兰森亲自揭幕。不过，直到这一年的9月，这架飞机都没有投入飞行试验，而是一直在进行所谓的“集成飞行器地面测试”。美国联邦航空管理局检查了维珍银河公司的改进措施，认为合理有效，于是向“团结”号颁发了适航证书，允许它进入飞行试验。

到了2016年9月8日，“团结”号终于挂在白衣骑士二号上升空，但也仅仅是挂着升空而已。到了12月初，“团结”号才尝试着从白衣骑士二号上分离，滑翔着陆。到2017年7月，“团结”号先后进行了多次滑翔试验，看起来控制系统这次没有什么问题了。理查德·布兰森亲自要求3周内进行动力飞行试验。不过技术团队还是不敢冒进，9月的时候才完成动力系统测试，还要再进行几次滑翔试验。2017年10月，布兰森再次要求，3个月内进行太空飞行，6个月内，他要亲自进入太空！工程团队虽然不敢让大老板这样去冒险，但也加快了速度。到2018年1月，“团结”号已经完成了7次高速滑翔。

2018年4月5日，考验的日子来了。上午8点2分，“团结”号在飞行员马克·史塔基和副驾驶戴夫·马基驾驶下，用白衣骑士二号挂载着升入蓝天。飞机很快爬升到14000米高空，“团结”号与载机分离。几秒钟后，“团结”号的火箭发动机点火，马克·史塔基拉起机头，以80°的陡峭坡度爬升，30秒后，“团结”号达到了马赫数1.87的高速。这次，副驾驶和飞机都没有出娄子。

当发动机关机的时候，“团结”号已经达到了25000米的高度。飞行员解锁了尾翼控制系统，两个垂尾向上翻起，达到了60°的设计工作角度。飞机高速下降，到15000米高度的时候，垂尾控制系统再次动作，减小了翻起的角度。然后发动机把剩余的氧化剂喷出，继续滑翔，回到莫哈维沙漠机场的跑道上着陆。

▲ “团结”号准备出发试飞

▲ “团结”号的试飞团队

▲ 布兰森亲自为团队打气

这次飞行意味着维珍银河公司总算从4年前的事故中恢复过来了。虽然“团结”号还没有真正进入太空，但至少尾翼控制系统的工作正常，下一步可以冲击更高的速度和高度了。就在改进和试验的这4年里，维珍银河公司的营销部门也没有闲着，他们把推销对象从土豪扩大到了科研机构。世界上有不少小型科研机构希望能在微重力环境下开展一些科学研究，但空间站和宇宙飞船上的搭载机会非常难得，而且很多研究也不需要那么长的飞行时间。这些机构也没有钱修建固定的微重力塔，亚轨道飞机为他们提供了一个可以接受的选择。如果按照20万美元的机票价格，就算包船也只需要120万美元。几分钟的失重时间完全可以开展一些物理学方面的试验了。

有意思的是，第一个签合同的科研机构并不是来自哪个小国，而是来自发达国家——意大利航天局。意大利作为一个有能力制造空间站舱段的国家，同样面临着空间试验机会不够的问题。根据合同，意大利航天局将在2019年用太空船二号的某一架，从莫哈维机场起飞，实施科研任务。意大利航天局长表示：“航天事业正在飞速变化，意大利航天局要适应变化，利用新的技术和手段来开展科研工作。太空船二号上的时间可以为有效载荷研制提供宝贵的数据，为意大利航天局在‘太空骑士’航天飞机上的工作打下基础，这将是欧空局研制的一种可重复使用航天飞行器。”

两个机身的奇怪飞机

用来发射太空船一号的“白衣骑士一号”是一种两个机身的奇特飞机。自从航空技术出现以来，一直有人试图制造双机身飞机，虽然成功的样机很多，但都没有投入实际使用。其中的原因各式各样，不过新概念航天发射可能给这种奇怪的飞机带来真正的应用前景。

▲ Conroy Virtus打算用双机身飞机来运输航天飞机轨道器

▲ 意大利航天局已经预定了团结号的飞行服务

▲ 同温层发射系统的“大鹏”飞机是目前世界上最大的双机身飞机

早期的双体飞机，主要是为了提高航程和运载能力。二战时期，德国、美国、意大利都试图在现有战斗机的机身和机翼基础上，搞出一种双机身的战斗机，来提高航程和滞空时间。其中美国人在著名的P-51野马战斗机基础上搞了一种叫做F-82的型号。当时正值二战末期，美国陆军航空队的B-29轰炸机要从太平洋岛屿上起飞去轰炸日本本土，却没有任何一种战斗机能跟得上B-29的航程，所以B-29机群基本上是裸体飞临日本上空的。幸亏日本的防空力量极其薄弱，B-29可以用自己的强大机枪火力自卫。如果日本人拥有纳粹德国那样优秀的战斗机，对日轰炸的效果可能就没那么好了。

为了解决这个问题，美国人把P-51野马战斗机二合一，研制出了一种达到2000多公里的远程战斗机F-82。不过当它服役的时候，二战已经基本结束了。但F-82没有下马，而是制造了272架，还参加了朝鲜战争。据说美国空军在朝鲜战争的第一批战果就是F-82取得的。

▲ F-82是此前唯一投入实用的双机身飞机

到了70年代，双机身飞机的想法首次进入航天领域。一名叫做约翰·孔利的人设计了一种超级双机身飞机conroy virtus,用两个B-52轰炸机的机身联合起来。它的任务不是航天发射，而是给航天飞机提供转场运输服务。具体方案，是把航天飞机挂在两个机身中间的横梁上起飞，抵达目的地附近时，把航天飞机扔下去，让它自己滑翔着陆。这个疯狂的想法虽然没有实现，但美国宇航局一度很严肃地考虑过其可行性。

双机身飞机用于航天发射，最大的优点就是连接两个机身的中间横翼。目前世界上唯一投入业务运行的空射运载火箭“飞马座”是用B52轰炸机携带上天的。火箭挂在飞机的一侧机翼下方。这就意味着火箭的重量不能太大，否则飞机的控制系统无法纠正自己向一边偏倒的姿态，不能正常飞行。还有一些小企业提出了用公务机腹部挂载小型火箭发射小卫星的设想，但是这样的火箭就更小了，至少不能在起飞的时候擦到地面。双机身飞机避免了上述两种不足，无论携带多重的火箭，载荷都位于飞机的正中间，不会造成偏倒的力矩。而横翼的高度比较大，火箭的直径至少可以和机身一样大，甚至略大一些。这就给发射比较大的载荷提供了良好的条件。

▲ 太空船二号要从白骑士二号上下落一段距离再点火

▲ 太空船二号的飞行流程

▲ 太空船二号向邻近空间爬升的想象图

不过双机身飞机也存在自己的问题，就是太大太宽。

白衣骑士二号的翼展达到43米，和B-29轰炸机一样，只有大型机场才有这么宽的跑道。但是一般大型机场的业务都比较繁忙，哪里有空闲留给双机身飞机用呢？但航天发射不需要豪华的候机楼和方便的公共交通，可以在专用的、起降频率比较低的沙漠机场进行，比如美国的莫哈维沙漠机场。

白衣骑士二号的载重量达到17吨，已经算得上是一种不小的飞机了，但还有比它更大的。由微软联合创始人保罗·艾伦投资建造的全球最大的双机身飞机同温层发射系统，最大起飞质量达到600吨，载重230吨。它装有6台美国普惠公司的PW4062涡扇发动机——是从两架退役的波音747-400客机上拆下来的。据说，同温层发射系统的首选发射对象就是轨道科学·ATK公司的“飞马座”，这需要我们另起一文来讨论了。

▲ 据说太空船二号上可以看到这样的景象

然而这里还有另外一个问题。除了美国，其他国家还没有能力制造出大型双机身飞机来。欧洲的空客公司虽然设想了一种双机身客机，但也仅仅是设想而已，并且不是用作航天发射的。因此，在很长的一段时间里，这种双机身航天发射载机，只能是美国人独享的玩具了。

土豪的世界我们不懂

1996年，一家叫做“太空旅游协会”的组织在美国成立，不过没有多少人关心这个消息。直到2001年蒂托成为世界上第一位太空游客，太空旅游成为一种新的航天业务。虽然在那之后，只有寥寥数人真的成为太空游客，诸多以太空旅游为业务发展方向的企业却锲而不舍。特别是亚轨道飞行企业，虽然迄今还没有为哪怕一位乘客提供过真正的亚轨道旅游服务，但却一直没有断了投资和研发。

▲ 据说太空游客可以在“团结”号里这样待着

那么，亚轨道太空旅游到底有人愿意买单吗？

早在2000年3月，一位名叫帕特里克·柯林斯的人预测，如果商界向太空旅游业投资120亿美元，那么太空旅游产业将从2010年开始爆发，每年都会增加10万游客。2017年全球会有70万人参加太空旅游。现在看来，他的估计显然是太乐观了。

到了2015年，维珍银河公司兴高采烈地宣布，2016年将是太空旅游的启动之年。当时这家公司已经预售了700张票，每张票不到10万美元。然而时间过了两年，他们才刚刚能够恢复试验飞行。看来这个“启动之年”还要等一等。不过诸多游客似乎并不着急自己的钱能不能要回来，我们看看这些人的名字就知道原因了：影星汤姆·汉克斯、阿什顿·库彻、布拉德·皮特、安吉丽娜·朱莉，歌星凯蒂·佩里，澳大利亚首席科学家艾伦·芬克尔……。

在“维珍银河”之外，曾经还有一家叫做XCOR的公司也打算经营亚轨道旅游业务。他们的方案和“维珍银河”不一样，是用一种有点像航天飞机的小飞机，叫做“猞猁”。它可以像普通飞机一样水平起飞、水平降落，由一名飞行员驾驶，带着一名乘客抵达100公里的高度去体验一下失重，收费15万美元。但是这个型号一直没能投入使用，公司在2017年破产。

那么，“维珍银河”能够坚持下去吗？从投资人的情况看，“维珍银河”的前景似乎还是乐观的。它的老板布兰森爵士是有名的英国富豪。这位天生的企业家名下有400家企业,专业领域无所不包，到2018年4月的个人财产大约是46亿美元。布兰森在“维珍银河”的投资大概是1亿美元，只占他财产的一小部分。也就是说，商业航天对他来说，赚不赚钱都不重要，只要开心就好。事实上，布兰森经常出席商业航天的有关会议，为马斯克等人打气。他自己也很少讨论“维珍银河”公司什么时候可以盈利。所以，只要他能对航天保持好心情，“维珍银河”和太空船二号的试飞就不会受到什么影响。不但如此，阿联酋的阿巴投资集团先后向“维珍银河”投入了总计3.8亿美元。所以，“维珍银河”在建立以来的14年里，从来没有缺过钱。

当然，其他商业航天公司并没有采用亚轨道飞机的方案。蓝色起源公司虽然也在搞亚轨道飞行，但发射的是传统结构的运载火箭和飞船。这里的原因，是亚轨道飞机的应用潜力比较有限。在可预见的未来，亚轨道飞机还不可能真正进入地球轨道，更不可能像航天飞机那样天地往返。所以，维珍银河公司也在考虑真正的运载火箭“发射器一号”，甚至为此成立了一家新公司维珍轨道，但是他们并没有提出载人火箭的计划。或许，布兰森爵士志不在此吧。