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投稿|一小时全球抵达：中国科技的空天竞速( 五 )


根据冯·卡门的计算，在这条奇妙的高度线附近，因大气太过稀薄，难以产生足够支持航空器飞行的升力，航空器只有靠提高速度才可能获得足够升力来支撑自身重量 。当超越这个边界，航天学开始发挥作用，达到第一宇宙速度（7.9km/s）的飞行器可以持续轨道运行，而不会被地球引力吸向地面 。
这条分界线也因此让航空和航天两个技术学科出现裂隙 。传统的航空器开发主要集中在海拔20km以下的大气层内空域，而航天器开发主要瞄准海拔100km以上的外太空空域，其中20—100km的过渡地带被学界称为临近空间（Near Space），这片抬头可探星辰、俯身可观地面的神秘区域，是目前人类尚未大规模利用的空白区域 。
传统客机集工业制造大成，可以做到安全起降数万小时，但是却很难达到临近空间的飞行高度，更无法突破大气层 。而传统航天器集尖端科学技术为一体，但大多数只能一次性使用 。
可在临近空间高超音速飞行，自由穿梭大气层的空天飞机，是全球科学家们正在努力追求的目标  ——同时具备“自由进出空间、按需返回地面、多次重复使用”等特征的空天往返运输系统，是未来降低航天运输成本、拓展人类出行边界的理想运输工具 。
这种飞行系统又可分为无人和载人两种形态 。一次性使用的无人飞行器，主要就是当前已经逐步投入实用的高超音速导弹 。而可重复使用的高超音速无人飞行器则是下一个即将实现的目标——航天运输方面，可以部分替代现有的固定式发射火箭，以更低成本向太空发射微小卫星或者往空间站运送货物；航空运输方面，可以部分替代现有的飞机运输，以更高效率的方式实现洲际点对点运输，具有巨大的商业潜力 。
可以载人的空天飞机则将成为超音速客机和航天飞机的复合体，不仅可以在极短时间内将乘客送达目的地，也有望成为未来太空旅游的主要运载工具 。
技术进步往往依赖于问题的产生 。从航空工业发展角度来说，飞得更快、更高的点对点运输工具，将极大改变人类现有的洲际运输和空天出行方式；而从航天科技发展角度来说，廉价、机动、可重复进入太空的飞行器，将颠覆现有以运载火箭进出空间为主的运输方式，开辟以高频次发射和大规模空间应用为特征的新航天时代 。
可以预见的是，从无人飞行到载人飞行、从单次使用到重复往返，临近空间高超音速飞行正在逐步颠覆航空航天的边界定义，通过科技跨域融合创造出一种全新的空天经济业态 。而这种代表未来趋势的技术跃迁，必将在此后数十年内，深刻改变我们的产业和生活 。
参考资料：

  • [1] 军事科学院军事科学信息研究中心，美国防部官员概述高超音速发展战略，2021
  • [2] 苑桂萍\胡冬冬，近二十年来美军高超音速领域科研投入分析，2019
  • [3] 李茜\王巍巍，美国高超音速飞机动力技术储备可支撑飞行器先期研究，2021
  • [4] 赵宏宇\黄德刚\章卫国 临近空间高动态飞行器控制技术研究综述，2018
  • [5] 乐龙豪\李平岐\秦旭东\牟宇，我国航天运输系统60年发展回顾，2018
  • [6] 新华社，中国航天运输系统2017~2045发展路线图公布，2017
  • [7] Jenkins,Dennis R.．Space Shuttle: The History of the NationalSpace Transportation System: The First 100 Missions (3rd ed.)．Stillwater, Minnesota：Voyageur Press，2001
  • [8] Tregaskis,Richard．X-15 Diary: The Story of America's First SpaceShip．Lincoln, Nebraska：iUniverse，2000

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