如果悄悄看一眼美国国家航空航天局的蓝图，那么你一定会看到两个惊人的计划：关于帮助我们走向太阳系之外的巨大轻巧的太阳帆，以及供我们随时搭载进出天体轨道的太空电梯。在这两个计划实现之前，美国国家航空航天局的X-舰队宇宙飞船的新成员将使太空成为本世纪前二十年的度假村。
自美国太空计划启动以来，X系列飞机一直是太空技术的测试模型。目前有几个正在研发中的X系列飞机实验模型，成功之后它们使太空旅行像乘飞机一样寻常。这些最新的X系列飞机都是可重复使用运载火箭，在它们退休之前可以反复发射到轨道上，就像航天飞机。
这些轻型飞行器旨在降低发射成本，最终可能取代自1981年以来一直在役的航天飞机。商业性质的太空旅行昂贵得使人望而却步：将一磅(0.45千克)的载荷送入地球轨道大约需要一万美元。而太空飞机可以把价格降低到每磅1000美元。接下来，你将会了解到美国国家航空航天局正在研发的太空飞机，以及它们假以时日将如何替代航天飞机，并被用于商业性的太空旅行。
美国国家航空航天局的X舰队
图解：这款X-37正在完成对航天飞机材料重返大气层的测试。 照片由美国国家航空航天局提供
如果不是因为X系列飞机，美国可能永远也不会到达太空。1947年在第一架飞机X-1上，查克·叶格的飞行速度超过了音速。随后出现了100多种不同的X系列飞机的延伸，每一种都加深了我们对航天器设计的理解。让我们来看看本世纪初美国国家航空航天局研制的X系列飞机中的三架：
X-37：将进行航空飞机技术的测试，比如重返大气层能力。
X-34：一种亚轨道飞行器，将进行技术测试，达到降低发射的成本、时间和人员的目的。
X-33，一种可重复使用运载火箭，是替换航天飞机的原型。
X-37
在上面提到的三架飞机中，X-37是最新最快的。与众不同的是，X-37不会靠自己的力量发射，而是借助辅助飞行器。作为无人驾驶的可编程飞机，X-37将搭载航天飞机，作为第二载荷。它进入轨道后会在航天飞机的货舱部署，接着在轨道上运行21天，在返回地球之前进行大量实验，最终像飞机一样于地球着陆。
在1998年，美国国家航空航天局设计了X-37，并在1999年达成制造X-37的合同。X-37是这三个X系列飞机中唯一一个轨道飞机，速度可达25马赫（25倍音速），即17,500英里/小时，28,163千米/小时。X-37项目是为了研究可重复使用运载火箭在极端的太空环境下的性能：40种先进的机体、推进器和操控技术。X-37项目中最主要的方向就是如何提高热保护系统以避免在重返大气层时被烧毁。X-37的第一次测试在2002年的早些时候，同年搭载航天飞机进入太空轨道。
X-37的外形就像缩小版的航天飞机。让我们来看看它的一些属性；
- 长27.5英尺（8.38米），尺寸只有当前的航天飞机货舱的一半（比一辆校车还短）。
- 质量约6吨，属于美国国家航空航天局制造的飞行器中极轻的一类，相当于三辆运旅车加在一起。
- 翼展为15英尺（4.57米）.
- 拥有一个7*4英尺（2.13*1.21米）的实验舱。
- 由AR-2/3火箭发动机推进。（AR-2/3自20世纪50年代启用，它能产生超过7,000磅的推力。它使用JP-10喷气燃料作为推进剂，包含煤油与过氧化氢）
X-34
图解：这是一位艺术家对X-34的想象：未来的一架用于测试的可重复使用运载火箭。 照片由美国国家航空航天局提供
在1999年6月，美国国家航空航天局将无人驾驶的X-34装载在L-1011三星客机的下腹部进行载机飞行，并且X-34在飞行中会持续与L-1011相连。在飞行测试中，科学家们能够分析X-34的几项性能，包括向发动机与X-34和L-1011之间的电气连接释放火箭推进剂。X-34会在高度40,000英尺处被释放，无动力滑翔至跑道降落。
在协和式超音速喷射飞机的时代，亚轨道飞机X-34速度可达8马赫（5,600英里/小时，9,012千米/小时），机长58英尺（17.6米），翼展28英尺（8.53米）。廉价的Fastrac火箭发动机为X-34提供动力。Frastac是由现成的组件构成，这些组件的数量比一般的火箭发动机少；它通过一个单独的涡轮泵运行，这个涡轮泵仅由煤油泵与液氧泵组成。在Frastac里，燃气发生器会通过煤油与液氧的循环使涡轮运作，逐步消耗燃料。
X-33 – 曾经有望能替代航天飞机
图解：尽管X-33的计划推迟了两年，美国国家航空航天局仍然坚持不懈。照片由美国国家航空航天局提供
1981年4月12日，哥伦比亚号航天飞机成功进入轨道，开启了太空旅行的新时代。从那之后，航天飞机就成为了美国国家航空航天局主要的运载工具，负责在太空中进行科学研究、部署卫星等太空器，还能帮助宇航员建造国际空间站。然而，尽管航天飞机有诸多成就，但昂贵的费用仍然是不争的事实：航天飞机货舱里每一磅载荷的费用高达10,000美元。而每架航天飞机的一对固体火箭助推器要运载一百万磅（453,592千克）的推进剂；大型外部储存罐要盛放500,000加仑的超冷液氧与液氢，供航天飞机的三个主要火箭发动机燃烧。每一次任务中，巨量的推进剂以及更换固体火箭助推器的天价迫使美国国家航空航天局另寻出路——X-33。
X-33，到计划制定完成为止，或许算得上是美国国家航空航天局最寄予厚望、最不惜工本的一架航空飞机。
X-33是独特的单级入轨航天器的原型，在它之前从没有过楔形的航天器。在X-33底部，它宽77英尺（23.5米），长69英尺（21米）。这样的设计是为了使其能够装载所有的推进剂，以代替固体火箭助推器；再加上主燃料缸的消失，航天飞机的起飞重量能够降低，从而降低昂贵的费用。X-33的发射成本与后续执行的费用在当时预估只有普通航天飞机的十分之一。
但是从1996年开始，X-33计划出现了很多问题。在当时，它比预计计划要晚两年，美国国家航空航天局与洛克希德·马丁公司花费超过10亿美元，并且曾期望它能在2003年能一展拳脚，但是令人惋惜的是，在2001年3月，X-33的研究就被终止放弃了。
图解：美国国家航空航天局表示，塞式喷嘴火箭发动机的效率比传统的钟形火箭发动机更高效。照片由美国国家航空航天局提供
根据美国国家航空航天局的原定计划，X-33装配了两个独特的发动机。若X-33被成功研发，它将是本世纪初第一架使用线性塞式喷嘴航空发动机的航天飞机。这种发动机比传统的钟形喷嘴火箭发动机更加符合楔形航空器。相比于钟形火箭发动机的喷嘴，塞式喷嘴呈V形，有倾斜度，炽热的气体从燃料室中喷涌至倾斜的喷嘴表面，这样的设计目的在于使X-33达到13马赫的速度（9,100英里/小时，14,645千米/小时）。X-33计划最终是为了加入“冒险之星”商用飞行器的行列，成为航天飞机的继承者。在X-33的原型上，“冒险之星”将会增大两倍，并仍然会使用同种发动机与制造材料，速度可达25马赫之快，以维持在地球的轨道上。“冒险之星”本打算借此开拓太空旅行的交通工具，然而随着X-33计划最终的失败，公众也失去了进入太空的可能。
参考资料
1.Wikipedia百科全书
2.天文学名词
3. science-
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