“力鸿一号”首飞成功，亚轨道飞行器本领有多大？

1月12日，我国“力鸿一号”冲上120公里高空，飞越卡门线，随后载荷舱平稳着陆，圆满完成了首次亚轨道飞行试验。那么，亚轨道飞行器有哪些优势，能满足哪些特殊需求？为了研发它，需要借助哪些技术？未来，亚轨道飞行器有可能具备怎样的应用前景呢？

独特优势填补“空白”

相比在轨航天器，亚轨道飞行器的飞行高度更低，无法像卫星那样长期环绕地球。不过，亚轨道飞行器的“黄金空域”是距地面20～100公里高度的临近空间，而这个介于航空与航天之间的特殊空域赋予了亚轨道飞行器不凡的本领——既能利用太空边缘的微重力环境开展工作，又能发挥灵活机动优势，完成特殊任务。因此，亚轨道飞行器逐渐成为各国争相布局的空天产业新热点。

在科研领域，亚轨道飞行器堪称“低成本空天实验室”，支持各种微重力环境科学实验任务。相比在轨航天器，它的综合成本显著降低。而相比落塔、飞机俯冲等获取失重环境的方式，它又能将高水平微重力环境的维持时间从数秒、数十秒延长到至少数百秒，载荷还可回收复用。

例如，我国“力鸿一号”首次飞行任务搭载了微重力激光增材制造实验设备和航天辐射诱变月季种子，实验成果被带回地面分析研究。未来，亚轨道飞行器将为太空制药、材料科学、生命科学等提供更高效的工作平台，通过高频次飞行，助力实验成果快速迭代优化。

在特殊任务领域，亚轨道飞行器有望再建新功。临近空间稀薄大气支持亚轨道飞行器保持高速，进行机动滑翔，飞行轨迹难以预测，又超出了多数防空武器的有效射程，生存力较强，因此在侦察监视、应急响应等任务中别具优势。

而且，与轨道相对固定的卫星相比，亚轨道飞行器可以随时发射、按需返回，对特定区域实施近距离、高精度观测，特别适用于自然灾害监测、突发任务监控等场景。必要时，亚轨道飞行器还可以充当高超声速武器搭载平台，成为现代战场上兼顾威慑力和实用性的新概念装备，应用潜力很大，已成为各国军方积极探索方向。

在商业航天领域，亚轨道飞行器正在大力开拓新兴市场。美国“新谢泼德”已实现多次重复飞行，通过回收火箭助推器和返回舱，持续降低运营成本。我国“力鸿”系列也将积极应用载荷舱和运载器重复使用技术，未来计划实现10次以上复用，获取成本优势，促使太空旅游从遥不可及的梦想变得“触手可及”。国外多款亚轨道飞行器已经让非专业人士有机会体验失重感，欣赏地球全貌。

▲ 我国“力鸿一号”首次亚轨道试飞成功

核心技术筑牢根基

亚轨道飞行器想要在多方面发挥重大作用，离不开关键技术支持。简单地说，它既要具备良好的气动性能，又要像入轨航天器一样承受太空环境考验，跨越航空与航天的技术障碍，为此必须攻克一系列难题。

动力系统是亚轨道飞行器的“心脏”，也是最关键的技术难点。亚轨道飞行器需要适应从亚声速到高超声速的宽速域、从稠密大气到稀薄大气的变空域，单一动力装置难以满足需求。

目前，亚轨道飞行器主要包括火箭和返回舱组合体、巨型飞机空射飞行器这两种模式，代表分别是“新谢泼德”和已退役的“太空船2号”。

更进一步，各国科研人员重点探索火箭基组合动力技术，以便在不同的飞行阶段切换工作模式：低速飞行时依靠吸气式发动机支持，利用氧气燃烧，节省推进剂；高速飞行或进入临近空间后，切换为火箭发动机，提供强大推力。这种组合动力系统有望保障亚轨道飞行器的必要机动性，大幅提升航程和载荷指标。

热防护与材料技术是保障亚轨道飞行器安全往返的“护身铠甲”。亚轨道飞行器返回途中，以极高速度穿越大气层，与空气剧烈摩擦，会产生数千摄氏度的高温。同时，热防护系统不能满足于一次性使用，必须具备耐高温、抗疲劳、易维护的特性。当前，新型热防护材料日益受到重视，特别是新型陶瓷基复合材料，既轻便又隔热，可承受多次高温环境考验。

而且，亚轨道飞行器的主体结构材料有必要兼顾强度与轻量化性能，确保在动力和运力相对有限的前提下携带更多载荷，实现重复飞行。

精准导航与控制技术是亚轨道飞行器的“大脑”，决定着飞行任务成败。亚轨道飞行器跨越大气层边缘，传统卫星导航系统在临近空间难以持续提供精准的定位支持，地面雷达的探测范围受限，通常无法全程覆盖其任务轨迹。这就要求亚轨道飞行器具备自主导航能力，通过惯性导航、星光导航等复合模式精确定位，确保飞行姿态稳定、着陆精准。

同时，亚轨道飞行器对飞行控制技术要求较高，必须充分应对宽速域、变空域的复杂气动特性，借助先进的飞控软件，实时调整姿态，保证飞行安全。未来，人工智能技术有望帮助亚轨道飞行器控制系统处理海量复杂信息，迅速生成准确指令，发挥更大作用。

重复使用技术是降低商业航天成本的关键，也是亚轨道飞行器商业化的核心支撑。为此，亚轨道飞行器需要解决回收着陆、检测维护等一系列技术难题，较实用的方法包括群伞减速回收、气囊辅助缓冲着陆等，还有可能尝试水平着陆模式，降低回收难度和场地要求。

回收后，亚轨道飞行器需要快速完成检测、更换磨损部件，尽快再次执行任务。这就要求其设计做到模块化、标准化，以便于后续升级迭代。

▲ 太空船2号亚轨道飞行器曾多次执行任务

畅想“空天摆渡车”

有迹象表明，亚轨道飞行器日益成为助推航天产业发展的“新引擎”。凭借独特的空域优势、先进的核心技术，亚轨道飞行器在科研、商业、空天服务等领域展现出了巨大的应用潜力，有望成为连接天地的“空天摆渡车”，深刻改变人类探索和利用太空的行为模式。

在科学研究领域，亚轨道飞行器将成为“常态化空天实验室”。返回式载荷舱将支持重复使用10次以上，不仅能够以较低代价提供持续时间300秒以上的微重力环境，未来还会具备按需求在轨驻留的潜力，构建起“天地往返、在轨研究、样品返回”的完整空天环境科研流程，在监测生物特殊环境发育、太空制药、制备高性能特种材料等任务中发挥奇效。

亚轨道飞行器还有望充当天文观测移动平台，运行在远离大气层干扰的临近空间内，弥补地面设施和空间望远镜卫星的不足。未来，更多参与方可能会联合建立亚轨道科研合作网络，共享飞行实验平台和数据，加速空天科学进展。

在商业航天领域，亚轨道飞行器有潜力开启“太空经济”新篇章。随着技术成熟和成本降低，未来更多人将有机会受益于亚轨道飞行器常态化运营，享受客运和货运洲际高速服务。而私人订制高速飞行、紧急运输、医疗救援等也将迎来全新的市场前景。

在空天服务领域，亚轨道飞行器有望成为一体化空天体系的重要组成部分。未来，亚轨道飞行器将与卫星、无人机、地面设施协同工作，形成覆盖海陆空天多维度的立体网络，在导航、通信、气象、环境监测、安防等方面提供全方位保障。

还有部分亚轨道飞行器可能朝着大型化、长期运行的模式进化，充当载人航天任务的“中转摆渡船”和“空天仓库”，将航天员和物资更及时、更灵活地送入轨道，或者作为航天器测试和发射任务的准备平台。

未来，随着更多技术难题被攻克，亚轨道飞行器的应用场景将进一步拓展，包括促使各国协调完善空天飞行活动规则，共同应对太空垃圾、空天交通管制等全球性问题，更有望为人类探索太空、改善生活带来新机遇。正如航天事业的每次进步一样，亚轨道飞行器进化也离不开持续创新与探索，而它为空天飞行带来的惊喜同样值得期待。

来源/《中国航天报·飞天科普周刊》

文/马杰

编辑/高辰 马骁

审核/杨建 杨蕾

监制/索阿娣

本文转载自公众微信号：中国航天报

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