7月20日 ， 美国蓝色起源公司的“新谢泼德”飞行器搭载着4名乘客发射升空 ， 由运载火箭送至距地面约100千米处的地球亚轨道；7月16日 ， 由中国航天科技集团有限公司一院研制的亚轨道重复使用演示验证项目运载器圆满完成了首飞任务；7月11日 ， 英国维珍银河公司创始人和团队乘坐亚轨道飞行器“联合号太空船二号”升空 。
短时间内 ， “亚轨道飞行”概念数次进入公众视野 ， 引发好奇猜测：究竟什么是“亚轨道”？亚轨道飞行有何应用前景？中国此次发射的“可重复使用运载器”又是什么 ， 和国外飞行器有何区别？针对这些疑问 ， 采访人员采访了北京大学地球与空间科学学院教授焦维新 。
新京报：什么是“亚轨道”？亚轨道飞行和轨道飞行的区别在哪儿？
焦维新：我们知道 ， “轨道飞行”是指飞行器的速度达到了第一宇宙速度 ， 即每秒7.9千米 ， 能够环绕地球做匀速圆周运动 。 相比之下 ， “亚轨道飞行”是指飞行器的速度没有达到第一宇宙速度 ， 不能做绕地运动 ， 但是飞行高度达到了“卡门线” 。
那什么是“卡门线”呢？
一般来说 ， 当飞行高度比较低的时候 ， 大气层密度会比较大 ， 这样一个很小的速度就能产生很大的升力 。 但随着高度升高 ， 气体密度降低 ， 空气推升力变小 ， 想要有足够推力 ， 飞行器就要有更大速度 。
西奥多·冯·卡门是一名匈牙利裔美国航天工程学家 ， 他首次计算出 ， 到了海拔高度100千米以上 ， 飞行器如果想获得足够的升力来支撑自身重量 ， 所需的速度就要接近第一宇宙速度 。 因此人们将“高度100千米”命名为“卡门线” ， 作为航天和航空的分界线 ， 国际航空联合会将这条线定为大气层和太空的界线 。
卡门线100千米的高度就是我们常说的亚轨道高度 ， 如果飞行器的高度超出了几千米到十几千米 ， 也基本可被视作处于亚轨道 。
由于没有达到绕地运行速度 ， 所以亚轨道飞行的轨迹呈抛物线 ， 到达一定高度后返回地球 。
新京报：什么是“可重复使用运载器”？
焦维新：“可重复使用运载器”是指利用自身动力携带人员或有效载荷进入预定轨道 ， 并可从轨道返回地面 ， 可以多次重复使用的航天运输工具 。
从不同角度来看 ， 可重复使用运载器有很多种分类 ， 比如按照重复使用的比例 ， 分为部分重复使用和完全重复使用 ， 美国的“猎鹰9号”火箭属于部分重复使用 ， 英国的“云霄塔”空天飞机属于完全重复使用；按照主动力形式 ， 分为火箭动力和吸气式组合动力；按起降方式 ， 分为垂直起飞、水平降落和水平起降 。
可重复使用运载器研制的终极目标 ， 是能像飞机一样水平起降、可单级入轨的空天飞机 。
新京报：可重复使用运载器和航天飞机有什么区别？这次英国和美国先后发射的飞行器是否也属于可重复使用运载器？
焦维新：航天飞机是可重复使用运载器的其中一种 。
从技术实现方面来看 ， 航天飞机发射是搭乘运载火箭进行发射 ， 发射出去的是运载火箭 ， 返回的时候是航天飞机 。 但由于航天飞机的主发动机是一次性的 ， 所以更细致划分的话 ， 航天飞机属于部分可重复使用运载器 。
这次美国蓝色起源公司发射的“新谢泼德”飞行器 ， 和之前英国维珍银河公司发射的太空船二号也都属于可重复使用运载器 ， 不过两者发射的技术路线不一样 。
英国的太空船二号是先由“白骑士二号”双体机搭载 ， 飞行至高空被释放 ， 随后太空船二号依靠自身动力 ， 垂直上升至距离地面约86千米的最高点 。
美国的“新谢泼德”飞行器是由运载火箭直接发射升空 ， 在大约76千米的高度 ， 飞行器与运载火箭分离 ， 继续向上飞行 ， 越过“卡门线”到达107千米的高度 。 降落过程依靠降落伞的缓冲返回地面 ， 整个飞行过程持续了大约10分钟 。
关于中国之前成功发射的亚轨道重复使用演示验证项目运载器具体是什么样子、什么结构以及经历了怎样的飞行过程 ， 官方没有透露 ， 目前还无从得知 。
新京报：亚轨道可重复使用运载器未来有哪些应用前景？
焦维新：目前可以预想到的是 ， 亚轨道旅游离我们越来越近了 。 从长远来讲 ， 随着未来技术发展 ， 如果亚轨道运载器的推力更大、可承载的重量更大且飞行时间进一步延长 ， 或许可以做到亚轨道载客的洲际飞行 。
至于很多文章里提到的信息收集、情报侦察等用途 ， 目前只是停留在设想和理论上 ， 实际应用还要考虑飞行距离、飞行成本等多方面因素 。
另外还想补充说明一下 ， 这次英国维珍银河公司的太空船二号到达了距离地面86千米的高度 ， 因为没到100千米的卡门线 ， 严格意义来讲还未到达亚轨道 。
新京报采访人员冯雅君
【太空船|越来越火的亚轨道飞行，到底是啥？】编辑 樊一婧 校对 李立军
推荐阅读
- bleu|字节跳动火山翻译上新 38 个稀有语种，翻译能力再升级
- 协议|伊朗国防部宣布发射运载火箭
- 观测|期待！新年第一天火星合月，1月4日一起去看流星雨
- 水星|期待！新年第一天火星合月，1月4日一起去看流星雨
- 运载火箭|2021中国航天发射次数首破50
- 人物|马斯克：打算在火星上实行直接民主制
- 数据|天问一号火星离子与中性粒子分析仪首个成果面世
- 高密度|12战12捷！数说长征三号甲系列火箭的2021
- IT|Canoo总部的一辆车曾在电池测试后发生火灾并被烧毁
- 长三乙火箭|2021年中国航天宇航发射任务圆满收官