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2024.03.10 中國、蘇聯與美國太空事業發展歷史-出自蘇育平撰寫中國航天事業與中國火箭軍一書

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1.3 蘇聯R-2飛彈到中國東風-1型
1960年代,中國的航天事業開始快速地從無到有發展。首先,有蘇聯曾經提供的R-2飛彈做參考基礎,這是蘇聯模仿納粹德國V2火箭技術而生產的第一款短程戰區彈道飛彈,1946年開始研發,1951年服役,部署到蘇聯陸軍部隊中,直到1962年退役。
該款火箭重量19.6噸,長度17.65公尺,直徑1.65公尺,採用液體火箭推進器,射程達576公里,速度約兩馬赫,打擊精度約8公里。老實說,本款火箭作為軍事武器實在是不及格,因為準確性太差,只能作為打擊敵軍士氣的威嚇性武器。但是,作為太空運載火箭,它可就完全合格了。
圖1-3 蘇聯R-2彈道飛彈(Nesusvet拍攝,公有領域)
蘇聯後續將R-2開發出R-2A型探空火箭,將帶有活體狗的太空艙發射入太空中。
1957年蘇聯贈送兩枚R-2飛彈給中國,中國仿製出的型號就是「東風-1型短程彈道飛彈」。
圖1-4 中國東風-1型彈道飛彈(搜狐網)
1.4 中國的兩彈一星
要探究中國的火箭軍歷史,就得要從中國核武的發展歷史講起。中國共產黨自1949年建政以來,面臨的週邊環境並不友善,一開始的「一面倒向蘇聯政策」,雖說確保北方與蘇聯及蒙古漫長陸路邊境的安全無虞。但是,在朝鮮半島,曾經同抗美援朝志願軍與歐美國家血戰;東南沿海,面臨老蔣總統心心念念惦記要反攻大陸的威脅;西南方,則面對印度對西藏虎視眈眈;內部也面對所謂資產階級、地主、右派份子等的挑戰。因此,要永續政權,發展核武是最佳手段。因此,有毛澤東「不要褲子,也要原子」的說法。
人人都知道第二次大戰是怎麼結束的,兩顆原子彈就可以毀滅兩座城市,使窮兵黷武的大日本帝國舉雙手投降。這樣的大國兵器誰不想擁有?中國當然也想要,只不過當時中國處於中共建政之初,不論是科學、技術,都極為落後,要發展原子武器似乎是不可能的事情。
但是,此時出現了一批海歸的中國籍科學家,說是愛國也好,說是被矇騙了也好,包括錢學森、錢三強、鄧稼先等在美國留學的物理學家,在冷戰的浪潮中,也待不下美國,回到故鄉是他們的期望。雖然,美國也知道他們的重要性,用軟禁、禁止出境等方式。企圖阻撓他們回到中國。但是,講求人權的美國終究不能直接將他們處決,於是在換囚的情境下,這些科學家返抵共產黨控制下的中國,並加入了當時由國務院總理周恩來主持的「兩彈一星」計畫。
兩彈一星就是「核彈、飛彈與人造衛星」的開發計畫,是1958年,由毛澤東提出的,也曾經一度得到由赫魯雪夫派出的蘇聯專家的技術支持(當時還未與中共撕破臉的赫魯雪夫是相當挺中共的)。
1.5 蘇聯大力支持中共開發核武
1956年,在東歐陣營中的波蘭與匈牙利都發生反蘇聯事件,以及蘇共內部有莫洛托夫的元老群要求赫魯雪夫下台之聲浪。中共黨中央此時堅決支持赫魯雪夫,公開宣佈支持蘇聯共產黨中央赫魯雪夫的領導,承認蘇聯共產黨是共產黨陣營領導者的角色,加上朱可夫元帥領導蘇聯軍隊的支持下,使總書記赫魯雪夫順利度過難關。因此,當中國再次提出支援核技術之請求,赫魯雪夫不顧蘇聯軍方之堅決反對,裁示為中國建立核武工廠直接生產核彈,也為中國提供相關技術。
1957年9月,中蘇共簽訂《中蘇國防新技術協定》,當年11月,毛澤東訪問蘇聯,參加莫斯科61國共產黨會議,並在大會中發言支持赫魯雪夫戰勝反黨集團,擁護蘇聯在共產陣營的老大地位。作為對中共道義支持的回饋,當年底蘇聯的核技術支持就到了中國,蘇聯提供項目計有:1、R-2彈道飛彈實物與圖紙。2、全套核工業工廠設備,派出千名專家在湖南與江西建立鈾礦開採、包頭核燃料棒工廠、酒泉火箭研究設計基地、新疆羅布泊核彈試驗場。中國核子事業頓時有了基礎模樣,直到中蘇交惡開始才改變局面。
如果當時中共不要與蘇共交惡,那麼中國的核武與軍方發展之路必定走得更順利、更快速。可是,赫魯雪夫走的是反史達林路線,批判史達林個人崇拜作為,而中共當時的領導人不懂外交基本原則,居然力挺惡名昭彰、聲名狼籍,已經死去之史達林。因此,與當時世界兩大超強之一的蘇聯決裂,這樣不成熟的決定與作為,對中國的國家利益不但無利,而且大大有害,甚至使當時世界的共產黨陣營發生分裂,相互攻擊,使得美歐國家可以趁虛而入,裂解共產陣營,幾乎引爆共產集團之內戰。如果當時中共不要與蘇共交惡,那麼中國的核武與軍方發展之路必定走得更順利、更快速。
1959年6月起,蘇聯單向停止對中共發展核武計畫的支持,承諾中的原子彈實物與製造技術也不給了。不久後,1960年中蘇交惡正式浮上台面,赫魯雪夫下令撤走所有在中國支援軍工、工業建設的蘇聯技術團隊,剩下一堆只有設備的工廠,中國從此只能靠自己。不過,這終究比自己重新建造起工廠、研發設備等起點,要好得多了。
在沒有來自蘇聯專家的協助教導後,中國的軍工發展,包括:海軍艦艇、空軍戰機、引擎動力、雷達、坦克,甚至到槍械的發展進度極為緩慢,或者全部都停頓下來。然而,兩彈一星計畫因作為大國重器,仍持續受到投入與發展,由當時的國務院總理周恩來與副總理聶榮臻兩人直接領導推動。就像美國定名「曼哈頓計畫」發展原子彈,中國則將核彈發展計畫定名為「596工程」,以紀念1959年6月蘇聯專家撤走,中國開始獨立自主走自己核武發展之路。
1964年10月16日,中國在羅布泊引爆第一枚「596工程」設計製造出的原子彈頭,使中國成為繼美蘇英法後的第五個核武大國。接著,中國在1966年,試爆第一枚氫彈;1970年,發射第一顆人造衛星。「兩彈一星」計畫至此順利成功完成任務。為此計畫做出貢獻的科學家群有王淦昌、鄧稼先、錢三強、郭永懷、朱光亞、陳能寬、周光召、程開甲、彭桓武等,而中央的領導人則有聶榮臻、周恩來與毛澤東等。
不過,中國在1966年5月至1976年10月之間,發生由毛澤東為奪權打擊政敵而發動之「文化大革命」,對中國兩彈一星事業造成重大打擊,許多曾出國留學或海外歸國之科學家都被扣上敵偽、間諜特務,或應打倒的地主階級、知識份子臭老九等階級敵人的帽子,遭大規模批鬥與殺害,就算是在兩彈一星的基地中也躲不過。數千名核基地內的員工遭到不當審查與批鬥,許多人傷殘、自殺或遭槍決,包括中國核計畫極重要的科學家:鄧稼先、姚桐斌、趙九章等有國外留學生活經驗者,遭嚴重政治迫害,或死或傷;只剩下錢學森等人因為周恩來的特別庇護而倖免於難。
就在這樣艱困的外在環境中,就在自己的國家都不能保護自己的狀況下,這些科學家還是努力做出了順利將兩彈一星實現的成果,使中華人民共和國在國防與航天事業走上高人一等的台階。這些影響到今天都還存在。
相比之下,當時冷戰另一端陣營之首美國的盟國,卻被美國特意壓制了發展核武與彈道飛彈的腳步,不論是日本、南韓、台灣、以色列等都想發展核武。但是,其中只有以色列在1966年順利做出核彈頭,其他國家發展核武的企圖都被美國壓制,甚至是攻擊,特意派兵搶奪、銷毀、剝奪盟友發展核武的設施與能力。一直到今天,美國的這群盟邦還是不能發展核武,面對擁有核武的中國、俄羅斯、北韓,感受到無窮的壓力與威脅。有朝一日當盟友遭受核武攻擊時,美國會否如默契一般,真的提供核子保護傘,還是束手不管,真的只有天知道。
倘若台灣當初一如規劃地生產出核彈頭,不必是傳說中的300枚,只要有30枚就行,那麼台灣就足以橫行東亞,今天的兩岸情勢肯定是另一番局面。中國再強大再蠻橫,也不可能甘冒沿海與重要城市被核武攻擊之危險來打擊台灣,也只能好聲好氣以和平談判方式解決彼此間之歧異,絕不可能如近年三天兩頭派飛機、船艦到海峽中線來挑釁,並在外交場域中無休止的威嚇台灣。因為核武國家之間的全面戰爭迄今未嘗真正爆發過,也不能爆發,因為一旦發生,這個世界與這個紀元的人類文明大概就走到盡頭了,有理智的領導者都不可能不顧這個嚴重後果。
日本、南韓及若干歐洲國家,並未完全放棄發展核武,不斷發展民用核電廠來維持自己核工業能量與儲備,有一天需要時,可以在最短時間內,將核武物質轉換成核彈,保衛自己的國家。
世界上不會有任何一個國家提供台灣核子保護傘,台灣已經受核武武力威脅幾十年了,能不警惕乎? 能不想方設法抵禦乎?沒有自己的兩彈一星,就注定難以武力抵擋擁有兩彈一星的敵方,因為層次已經不在同一個水準上。
今日能以核武威脅台灣的國家,還不是只有中國,美國、俄羅斯、英國、法國、印度、巴基斯坦、以色列,任何一個擁核國家都可以這麼做,甚至連一個取得核武裝置的恐怖組織都可以這麼做,沒有道德可言。倘若任何一個擁核武的國家或恐怖組織,來個24小時最後通牒,要求台灣要不棄械投降,要不在台北101上方種蘑菇雲。這樣的話,台灣還有選擇嗎?我們只能希望,台灣還不值得對方那麼做。
1.7 美國太空事業發展歷程
美國,從兩次大戰的世界廢墟中,建立起世界超強的地位,並領導秉持民主、自由、人權、自由經濟、資本市場的這個陣營國家集團與前蘇聯為首的共產陣營相對抗。雖然在太空競賽中,一路輸給蘇聯一步;在地表上,蘇聯裝甲洪流也是隨時可以淹沒歐美國家陣營。美國僅剩海空軍勉強壓制蘇聯。但最後幸運地,美國以80年代的星戰計畫,也就是戰略防禦機先(SDI),一項戰略欺騙計畫,讓蘇聯耗費太多國力苦苦追隨,加上10年阿富汗戰爭,蘇聯國力大受傷害,美國終於幸運地熬倒了蘇聯,其實這真的只是一個意外。蘇聯在真的倒下前,沒人敢預測它會倒下解體。
美國是人類歷史上第一個發明做出並動用原子能武器到實戰的國家,在二戰後,搶奪德國火箭科學家與火箭物資的行動中,也是大獲全勝,搶得最多火箭實物、技術資料、技術人員與科學家,蘇聯只有搶到一點殘羹剩肴而已。可是在太空事業的經營上,美國一直是落後於蘇聯一步的,這只能說蘇聯真的把斯拉夫民族的所有聰明才智都發揮出來了,才能在太空事業上遙遙領先美國,讓美國苦苦追隨。
大家都知道「美國國家太空總署(NASA,National Aeronautics and Space Administration)」是統整美國太空事業的聯邦政府機關。1957年10月4日,蘇聯發射第一顆人造衛星史普尼克號,這等於是搧了向來自詡世界第一的美國一個重而響亮的巴掌。1958年,由美國總統艾森豪簽署《美國國家航空暨太空法案》,宣布正式成立NASA,負責美國所有政府的太空計畫之設計與執行,美國陸軍彈道飛彈部門與海軍科技研究部門也皆併入NASA,希望集中全國之力以在太空發展上擊敗蘇聯。
NASA曾經宣示其目標是「開拓未來太空探索任務、科學發現與航空研究,理解並保護我們依以生存的星球,探索宇宙、找到地外生命,啟示我們下一代人繼續探索宇宙。
探索浩瀚無垠的宇宙是對的,找到地外生命是什麼回事?難道大家傳言美國第51區有美國獲取的外星人科技或太空船是真的?如果美國都能遇到,其他更古老的文明如中國、埃及、希臘人,是不是也曾經遇過地外文明的拜訪呢?這個我們只能暫時存而不論了,信者恆信,不信者恆不信。
NASA從創立以來,就與蘇聯進行高強度的太空競賽,蘇聯在1957年10月4日,將第一顆人造衛星史普尼克號送上地球軌道,NASA便在1958年2月1日,將美國第一顆人造衛星「探險者-1號」發射升空,之後一系列美國的太空發射任務成功,都得益於被美國搶到的納粹德國火箭專家馮·布勞恩所領導的火箭團隊貢獻,所以他也被稱為「美國太空計畫之父」。您看,原先布勞恩其實是美軍的戰俘,但是科學家到哪裡都會發光,到美國也能成為太空計畫之父,代表美國還是很尊重專業的。
1.7.1 水星計畫
美國NASA接著在1959年至1963年間,執行「水星計畫」,以水星宇宙神系列飛船進行20次無人及6次載人之太空旅行,以累積載人航行太空的經驗,基本上就是中國後來的神舟計畫的圓錐形艙般的類似產物,但早了中國整整40年。在20次無人飛行中,嘗試搭載過包括彌猴、黑猩猩等靈長類動物,並測試飛船各項設施的可用性,以為後來的載人飛行做準備。
搭配水星計畫的推進器,有小喬伊火箭(Little Joe)、紅石運載火箭(Mercury-Redstone Launch Vehicle)、宇宙神(Atlas)洲際導彈、偵察兵火箭(Reconnaissance soldiers launch vehicle)等,還曾考慮朱彼特導彈(PGM-19 Jupiter)、泰坦系列彈道導彈(LGM-25 Titan)等彈道飛彈,作為發射太空船到太空之動力來源。當時的彈道飛彈與太空運載火箭幾乎是通用的。
1.7.2 雙子座計畫
1965年至1966年,為執行人類登月的阿波羅計畫,美國進行大量載人的飛行任務,是為「雙子座Gemini計畫」,共進行10次載人飛行,以累積更多太空飛行經驗,為之後登月行動作預演準備。
這10次飛行都是由泰坦-2號火箭作為運載火箭,該火箭有兩節,使用的是液態燃料(50%聯氨/四氧化二氮),第一、二節火箭分別擁有2具與1具火箭引擎,以及船體上許多火箭姿態調整裝置,如地球再入控制系統、軌道姿態機動系統等,近地軌道之酬載可達3.6噸。在太空環境下,一般飛機引擎在真空環境下無法使用,都得靠火箭姿態調整裝置,也就是小型的火箭引擎之噴射才能推動太空船航行。此外,太空人在太空環境下出艙行走或維修太空船外部部件等,都在進行試驗的清單中。
雙子座飛船優於之前的水星計畫飛船之處有四:一、雙子座飛船的空間大,已可容納兩人。二、水星飛船只能在同一個軌道上,進行前後左右之推進調整姿態,而雙子座飛船已可在空間的其他方向運動並改變軌道。三、雙子座飛船原先使用傳統電池供電,後來改用燃料電池,動力更強勁,也適合在太空使用。四、雙子星飛船也裝載機上控制電腦、彈射座椅、飛行雷達等新裝備。
另外,雙子星飛船原本設計要以滑翔機翼之造型,以在返回地球時,滑翔降落在機場跑道。但後來因技術不成熟,還是採用圓錐狀加傳統降落傘形式降落到地面後,再人力回收。
我們可以說,1960年代,美國的雙子座飛船,在各種功能、造型,幾乎與中國2024年正在使用的神舟系列飛船極其相似。可以說,要走太空事業的國家,幾乎都會走十分類似的道路,從火箭、太空飛船的功能與造型、重返地球方式、載人飛行應具備功能等,幾乎沒有一樣不是慢慢從基礎逐步做起,然後逐漸進步。因此有一天,我們應該會看到中國的航天飛機也就是太空梭的出現,取代神舟飛船這種古老傳統的圓錐筒狀飛船,然後靠自己的機翼重返地球著陸。
1.7.3 阿波羅計畫
阿波羅計畫是美國太空計畫的成功、代表、巔峰之作,也就是美國載人登陸月球並安全返回地球之任務。這是美國太空總署NASA從1961年至1972年間,從事的一系列太空飛船任務,主要目標就是「由人類真正的登陸月球表面並安全返回地球」。
之前的水星計畫與雙子座計畫,已經使美國的太空旅行能力大增,至少,美國的太空飛船已經能夠順利安全的載人來回地球與地球軌道,代表人類操作太空載具的能力提高了。
1961年4月12日,蘇聯東方-1號飛船配合R-7火箭,將蘇聯太空人尤里·加加林(Yuri Alekseyevich Gagarin)送入太空,成為人類史上第一名突破卡門線,真正進入太空領域的太空人。這對一直與蘇聯進行太空競賽的美國來說,心理傷害很大,擔心在太空競賽輸給蘇聯會造成其他無法預測後果的美國人,馬上施壓政府,要求在太空競賽中做出立即的成績,以顯示美國並沒有輸給蘇聯太多。
此時,美國NASA已經開發出大運載量之重型推進火箭「農神-5號」(Saturn Ⅴ),另一稱為「土星-5號」火箭,這款火箭後來用在阿波羅計畫與太空實驗室計畫。該火箭高110.6公尺,直徑10.1公尺,有三節:第一節有5具F-1火箭發動機,使用煤油加液氧燃料;第二節有5具J-2火箭發動機,使用液氫加液氧燃料;第三節僅有一具J-2火箭發動機。它是不可重複使用的超重型運載火箭,加滿燃料後重3,000噸,到近地軌道的酬載達118噸重,一直到今天,也沒有其他火箭的本體運載能力比它強大。
2023年,SpaceX的獵鷹重型運載火箭到近地軌道的載荷也不過63噸,差不多是農神-5號火箭的一半而已。因此,美國之後棄用農神-5號火箭是十分不明智的,它使用煤油加上液氧作為燃料之處,也在中國長征-8號運載火箭上獲得實現,代表美國在70年代開發的太空載具是相當前衛的,一直到21世紀也不落伍。
雖然,在1961年4月25日,也就是加加林進入太空後不到一個月的時間,美國也將太空人送入太空,但世界不會記得第二名,只會記得世界第一是誰。因此,1961年5月25日,甘迺迪總統在於國會演說中表示,美國將進行阿波羅計畫,要在1970年以前,將人類以宇宙飛船送上月球並安全返回地球。只要能夠順利實行,美國壓過蘇聯,重奪太空霸權的意圖方能實現。
之後,1960年代,美國阿波羅計畫一次又一次地發射無人或有人太空船到太空中,模擬演練人類登陸月球的任務。
1968年12月的阿波羅8號任務,這是載人太空船第一次離開近地軌道,飛往另一個星體,也就是月球的軌道,上面的三位美國太空人 Frank Borman, James Lovell, and William Anders 成為第一組從遠方目睹與拍攝地球全景的太空人。之後,他們順利返回地球並降落在太平洋海域,三人並獲選1968年時代雜誌封面人物。
最後,在1969年7月16日,阿波羅11號太空船發射升空,並在7月20日,順利由阿姆斯壯成為第一個將人類足跡踏上月球表面的人,並說出那句經典名言:「這是一個人的一小步,卻是人類的一大步。(That is one small step for a man, one giant leap for mankind)」。他與同僚兩人一起在月球表面蒐集岩石、照相、插美國國旗等,並乘坐登陸艙重新回到太空,再返回地球,世界上所有人都在電視螢幕前觀賞這一幕。美國阿波羅任務順利完成,代表壓了蘇聯一籌。但是,後世很多人懷疑當時阿波羅計畫中所顯現的電視畫面都是造假的,是在攝影棚中演出,根本沒有人類登上月球這回事,信誓旦旦地說得跟真的一樣。老實說,我本人看了這種懷疑論也是被唬得一愣一愣的,也說不上到底該不該相信。
美國,這個曾經第一個讓人類登上月球的世界強國,在阿波羅計畫中,總計執行6次成功的載人飛行登月任務,12名太空人曾經踏足月球。因此,我們可以說美國是最佳登月國家,至今也無第二個國家能做到送人上月球。
可是,美國在登月任務摘冠後也輕忽了,1969年開始,NASA的預算遭美國國會大幅削減,尼克森總統終止了阿波羅17號之後的所有阿波羅系列任務,甚至關閉了農神火箭的生產線不再生產。當時,美國NASA甚至已經研發出核動力火箭引擎NERVA,但也因為阿波羅計畫中止,無法再繼續。
因為蘇聯一直到解體前,都無法把太空人送上月球,所以美國自認為贏了太空競賽,因此懈怠了。水星計畫與阿波羅計畫使用的各種太空飛船從此被棄置一旁,專注在太空梭這項載具上。
雖然,美國還繼續參加國際太空站任務,也發射過一些探測器到火星、木星等,甚至在1988年NASA也研究過探索距離太陽系4.37光年的半人馬座α星系南門二(Alpha Centauri)三星系統的探測計畫,但由於人類科技實在還無法突破4.37光年的距離,以目前技術航行恐需要一百年才能到達,因此也只能暫時放棄。
1.7.4 太空梭載具
太空梭(Space Shuttle)又稱航天飛機,距離「空天飛機」的定義不遠,只是發射時,還是得用大推力火箭引擎綑綁著,才能將之推出大氣層。太空梭是NASA在1980年代,開始使用的地球近地軌道太空載具,也就是只能飛離地表約200公里高,但因為可以整機飛回地球表面並像飛機一樣降落在機場跑道,可以重複使用發射,成本效率大大提升。其正式名稱為「太空運輸系統」(Space Transportation System,STS)。
1981年,雷根總統任內第一次試射太空梭。1982年,雷根總統就宣布了戰略防禦機先,也就是星球大戰計畫,甚至雷根總統還曾經一度增加NASA經費30%,與蘇聯打太空競賽。最後,蘇聯確實敗下陣來,但美國也並未再前進。
太空梭長56.1公尺、直徑8.7公尺,重量2,030噸,使用的兩個固體火箭外推進器是由賽奧科/阿連特科技系統公司生產的固體燃料(高氯酸銨複合推進燃料)火箭引擎,由波音與羅克維爾公司生產的太空梭機身,本身具備三個洛克達因RS-25火箭引擎(使用液氫與液氧液體燃料)與在太空中姿態調整用的軌道機動系統(OMS)AJ10-190火箭引擎,使用一甲基肼 (MMH)液體燃料與氧化劑四氧化二氮。而中間最巨大的紅色筒狀物則是洛克希德馬丁公司生產,用來存放液氫與液氧液體火箭燃料的外燃料箱。
太空梭發射升空時,兩個外推進器與太空梭機身的火箭引擎全部開動,此時使用並消耗外燃料箱中的燃料。兩個外推進器在太空梭抵達近地軌道前就會分離,並落回地面,以降落傘著地並可重複使用;外燃料箱在即將進入近地軌道時,會分離並墜回大氣層燒毀;太空梭在宇宙活動期間,機身上OMS兩個火箭軌道機動發動機,負責在主引擎關閉後,調整太空梭機身位置與姿態,每個的推力可達27,080牛頓推力,最後重返地球也是OMS發動機調整執行的。
最後,太空梭會像飛機一樣滑翔回地面機場降落,完成任務。
在整個1980年代,美國將所有NASA預算――約2,000億美元,全部投入在可以重複使用,可以重返地球多次之太空載具太空梭的建造上,可是因為價格高昂,僅建造出五艘:挑戰者號、哥倫比亞號、發現號、亞特蘭蒂斯號和奮進號。從1981年至2011年,這30年間,美國太空梭總共進行過135次任務,都是從佛羅里達甘迺迪空軍基地起飛,進行過的任務有:協助發射哈伯望遠鏡、協助發射人造衛星與深空探測器,並在機身中進行太空實驗,以及運補國際太空站。
在1986年與2003年,美國的太空梭兩度發生任務失敗並在全球人眼前爆炸墜毀,導致大批太空人死亡之慘劇。因此,在2011年,太空梭機隊全數退役。
在太空梭機隊全數退役不再使用後,美國NASA自行開發了一款重型太空運載火箭「太空發射系統(Sapce Launch System, SLS)運載火箭」,搭配獵戶座太空船,企圖在21世紀重回月球與火星,建立月球門戶太空站與火星居住地。但SLS一直到2022年才進行首飛,代表2011年到2022年的11年間,美國NASA是沒有自己太空船的,只能商業委託美國的民間航太公司進行太空任務,比如補給國際太空站等。
SLS太空發射系統火箭從地表到地球近地軌道之推力95噸,有一個核心級火箭與兩個附加推進器,也有一個上面級載具負責載運衛星或載荷分配到不同軌道去。雖然不到農神-5號的118噸之多,但SLS已經是目前NASA能自己掌握最強力的運載火箭了,與美國SpaceX公司宣稱自己的星艦有100噸到近地軌道的推力相差不大。但這比起太空梭終究是一種倒退,美國NASA確實是顏面無光。
總之在太空梭退役後,美國政府一時間沒有太空載具可以讓太空人升空,後來只能依賴俄國聯盟號太空飛船,以及波音、洛克希德合組之聯合發射聯盟公司、SpaceX等民間企業的火箭與太空船,為國際太空站運補貨物與人員,以及進行重新登月之Artemis計畫,以前頻繁發射太空梭的美國政府NASA,現在都悄悄躲在民間公司的發射任務背後。
反而2000年以後,中國政府開始頻繁發射神舟、天舟太空船,建造「天宮空間站」,進行載人航天任務,雖然神舟系列,也就是和當初美國水星計畫與雙子座計畫的太空船一樣水平。但是,日新月異,這60年來,人類科技進步,可以使用的科技越來越多,按照這個趨勢下去,美國在太空中的優勢遲早會被迎頭趕上。而筆者預測的中國太空梭,也許很快就會出現了。
太空梭是從圓筒狀太空飛船向真正空天飛機進化的方向節點,也就是說,圓筒狀飛船的下一步就是進化成太空梭,太空梭之後的下一步,則是靠自身動力而不需要助推火箭就能飛上太空的「空天飛機」。
如果人類科技能夠再加以突破,開發出理論上的電磁力場反重力裝置,或者找幾個高原地帶,如西藏高原、喜馬拉雅山、安地斯山脈等地裝設太空電梯,以機械能或電能將貨物投送到太空,再從太空電梯站向外飛行,那麼可以大大降低人類進入太空的成本與困難度。
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1.3 蘇聯R-2飛彈到中國東風-1型
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該款火箭重量19.6噸,長度17.65公尺,直徑1.65公尺,採用液體火箭推進器,射程達576公里,速度約兩馬赫,打擊精度約8公里。老實說,本款火箭作為軍事武器實在是不及格,因為準確性太差,只能作為打擊敵軍士氣的威嚇性武器。但是,作為太空運載火箭,它可就完全合格了。
圖1-3 蘇聯R-2彈道飛彈(Nesusvet拍攝,公有領域)
蘇聯後續將R-2開發出R-2A型探空火箭,將帶有活體狗的太空艙發射入太空中。
1957年蘇聯贈送兩枚R-2飛彈給中國,中國仿製出的型號就是「東風-1型短程彈道飛彈」。
圖1-4 中國東風-1型彈道飛彈(搜狐網)
1.4 中國的兩彈一星
要探究中國的火箭軍歷史,就得要從中國核武的發展歷史講起。中國共產黨自1949年建政以來,面臨的週邊環境並不友善,一開始的「一面倒向蘇聯政策」,雖說確保北方與蘇聯及蒙古漫長陸路邊境的安全無虞。但是,在朝鮮半島,曾經同抗美援朝志願軍與歐美國家血戰;東南沿海,面臨老蔣總統心心念念惦記要反攻大陸的威脅;西南方,則面對印度對西藏虎視眈眈;內部也面對所謂資產階級、地主、右派份子等的挑戰。因此,要永續政權,發展核武是最佳手段。因此,有毛澤東「不要褲子,也要原子」的說法。
人人都知道第二次大戰是怎麼結束的,兩顆原子彈就可以毀滅兩座城市,使窮兵黷武的大日本帝國舉雙手投降。這樣的大國兵器誰不想擁有?中國當然也想要,只不過當時中國處於中共建政之初,不論是科學、技術,都極為落後,要發展原子武器似乎是不可能的事情。
但是,此時出現了一批海歸的中國籍科學家,說是愛國也好,說是被矇騙了也好,包括錢學森、錢三強、鄧稼先等在美國留學的物理學家,在冷戰的浪潮中,也待不下美國,回到故鄉是他們的期望。雖然,美國也知道他們的重要性,用軟禁、禁止出境等方式。企圖阻撓他們回到中國。但是,講求人權的美國終究不能直接將他們處決,於是在換囚的情境下,這些科學家返抵共產黨控制下的中國,並加入了當時由國務院總理周恩來主持的「兩彈一星」計畫。
兩彈一星就是「核彈、飛彈與人造衛星」的開發計畫,是1958年,由毛澤東提出的,也曾經一度得到由赫魯雪夫派出的蘇聯專家的技術支持(當時還未與中共撕破臉的赫魯雪夫是相當挺中共的)。
1.5 蘇聯大力支持中共開發核武
1956年,在東歐陣營中的波蘭與匈牙利都發生反蘇聯事件,以及蘇共內部有莫洛托夫的元老群要求赫魯雪夫下台之聲浪。中共黨中央此時堅決支持赫魯雪夫,公開宣佈支持蘇聯共產黨中央赫魯雪夫的領導,承認蘇聯共產黨是共產黨陣營領導者的角色,加上朱可夫元帥領導蘇聯軍隊的支持下,使總書記赫魯雪夫順利度過難關。因此,當中國再次提出支援核技術之請求,赫魯雪夫不顧蘇聯軍方之堅決反對,裁示為中國建立核武工廠直接生產核彈,也為中國提供相關技術。
1957年9月,中蘇共簽訂《中蘇國防新技術協定》,當年11月,毛澤東訪問蘇聯,參加莫斯科61國共產黨會議,並在大會中發言支持赫魯雪夫戰勝反黨集團,擁護蘇聯在共產陣營的老大地位。作為對中共道義支持的回饋,當年底蘇聯的核技術支持就到了中國,蘇聯提供項目計有:1、R-2彈道飛彈實物與圖紙。2、全套核工業工廠設備,派出千名專家在湖南與江西建立鈾礦開採、包頭核燃料棒工廠、酒泉火箭研究設計基地、新疆羅布泊核彈試驗場。中國核子事業頓時有了基礎模樣,直到中蘇交惡開始才改變局面。
如果當時中共不要與蘇共交惡,那麼中國的核武與軍方發展之路必定走得更順利、更快速。可是,赫魯雪夫走的是反史達林路線,批判史達林個人崇拜作為,而中共當時的領導人不懂外交基本原則,居然力挺惡名昭彰、聲名狼籍,已經死去之史達林。因此,與當時世界兩大超強之一的蘇聯決裂,這樣不成熟的決定與作為,對中國的國家利益不但無利,而且大大有害,甚至使當時世界的共產黨陣營發生分裂,相互攻擊,使得美歐國家可以趁虛而入,裂解共產陣營,幾乎引爆共產集團之內戰。如果當時中共不要與蘇共交惡,那麼中國的核武與軍方發展之路必定走得更順利、更快速。
1959年6月起,蘇聯單向停止對中共發展核武計畫的支持,承諾中的原子彈實物與製造技術也不給了。不久後,1960年中蘇交惡正式浮上台面,赫魯雪夫下令撤走所有在中國支援軍工、工業建設的蘇聯技術團隊,剩下一堆只有設備的工廠,中國從此只能靠自己。不過,這終究比自己重新建造起工廠、研發設備等起點,要好得多了。
在沒有來自蘇聯專家的協助教導後,中國的軍工發展,包括:海軍艦艇、空軍戰機、引擎動力、雷達、坦克,甚至到槍械的發展進度極為緩慢,或者全部都停頓下來。然而,兩彈一星計畫因作為大國重器,仍持續受到投入與發展,由當時的國務院總理周恩來與副總理聶榮臻兩人直接領導推動。就像美國定名「曼哈頓計畫」發展原子彈,中國則將核彈發展計畫定名為「596工程」,以紀念1959年6月蘇聯專家撤走,中國開始獨立自主走自己核武發展之路。
1964年10月16日,中國在羅布泊引爆第一枚「596工程」設計製造出的原子彈頭,使中國成為繼美蘇英法後的第五個核武大國。接著,中國在1966年,試爆第一枚氫彈;1970年,發射第一顆人造衛星。「兩彈一星」計畫至此順利成功完成任務。為此計畫做出貢獻的科學家群有王淦昌、鄧稼先、錢三強、郭永懷、朱光亞、陳能寬、周光召、程開甲、彭桓武等,而中央的領導人則有聶榮臻、周恩來與毛澤東等。
不過,中國在1966年5月至1976年10月之間,發生由毛澤東為奪權打擊政敵而發動之「文化大革命」,對中國兩彈一星事業造成重大打擊,許多曾出國留學或海外歸國之科學家都被扣上敵偽、間諜特務,或應打倒的地主階級、知識份子臭老九等階級敵人的帽子,遭大規模批鬥與殺害,就算是在兩彈一星的基地中也躲不過。數千名核基地內的員工遭到不當審查與批鬥,許多人傷殘、自殺或遭槍決,包括中國核計畫極重要的科學家:鄧稼先、姚桐斌、趙九章等有國外留學生活經驗者,遭嚴重政治迫害,或死或傷;只剩下錢學森等人因為周恩來的特別庇護而倖免於難。
就在這樣艱困的外在環境中,就在自己的國家都不能保護自己的狀況下,這些科學家還是努力做出了順利將兩彈一星實現的成果,使中華人民共和國在國防與航天事業走上高人一等的台階。這些影響到今天都還存在。
相比之下,當時冷戰另一端陣營之首美國的盟國,卻被美國特意壓制了發展核武與彈道飛彈的腳步,不論是日本、南韓、台灣、以色列等都想發展核武。但是,其中只有以色列在1966年順利做出核彈頭,其他國家發展核武的企圖都被美國壓制,甚至是攻擊,特意派兵搶奪、銷毀、剝奪盟友發展核武的設施與能力。一直到今天,美國的這群盟邦還是不能發展核武,面對擁有核武的中國、俄羅斯、北韓,感受到無窮的壓力與威脅。有朝一日當盟友遭受核武攻擊時,美國會否如默契一般,真的提供核子保護傘,還是束手不管,真的只有天知道。
倘若台灣當初一如規劃地生產出核彈頭,不必是傳說中的300枚,只要有30枚就行,那麼台灣就足以橫行東亞,今天的兩岸情勢肯定是另一番局面。中國再強大再蠻橫,也不可能甘冒沿海與重要城市被核武攻擊之危險來打擊台灣,也只能好聲好氣以和平談判方式解決彼此間之歧異,絕不可能如近年三天兩頭派飛機、船艦到海峽中線來挑釁,並在外交場域中無休止的威嚇台灣。因為核武國家之間的全面戰爭迄今未嘗真正爆發過,也不能爆發,因為一旦發生,這個世界與這個紀元的人類文明大概就走到盡頭了,有理智的領導者都不可能不顧這個嚴重後果。
日本、南韓及若干歐洲國家,並未完全放棄發展核武,不斷發展民用核電廠來維持自己核工業能量與儲備,有一天需要時,可以在最短時間內,將核武物質轉換成核彈,保衛自己的國家。
世界上不會有任何一個國家提供台灣核子保護傘,台灣已經受核武武力威脅幾十年了,能不警惕乎? 能不想方設法抵禦乎?沒有自己的兩彈一星,就注定難以武力抵擋擁有兩彈一星的敵方,因為層次已經不在同一個水準上。
今日能以核武威脅台灣的國家,還不是只有中國,美國、俄羅斯、英國、法國、印度、巴基斯坦、以色列,任何一個擁核國家都可以這麼做,甚至連一個取得核武裝置的恐怖組織都可以這麼做,沒有道德可言。倘若任何一個擁核武的國家或恐怖組織,來個24小時最後通牒,要求台灣要不棄械投降,要不在台北101上方種蘑菇雲。這樣的話,台灣還有選擇嗎?我們只能希望,台灣還不值得對方那麼做。
1.7 美國太空事業發展歷程
美國,從兩次大戰的世界廢墟中,建立起世界超強的地位,並領導秉持民主、自由、人權、自由經濟、資本市場的這個陣營國家集團與前蘇聯為首的共產陣營相對抗。雖然在太空競賽中,一路輸給蘇聯一步;在地表上,蘇聯裝甲洪流也是隨時可以淹沒歐美國家陣營。美國僅剩海空軍勉強壓制蘇聯。但最後幸運地,美國以80年代的星戰計畫,也就是戰略防禦機先(SDI),一項戰略欺騙計畫,讓蘇聯耗費太多國力苦苦追隨,加上10年阿富汗戰爭,蘇聯國力大受傷害,美國終於幸運地熬倒了蘇聯,其實這真的只是一個意外。蘇聯在真的倒下前,沒人敢預測它會倒下解體。
美國是人類歷史上第一個發明做出並動用原子能武器到實戰的國家,在二戰後,搶奪德國火箭科學家與火箭物資的行動中,也是大獲全勝,搶得最多火箭實物、技術資料、技術人員與科學家,蘇聯只有搶到一點殘羹剩肴而已。可是在太空事業的經營上,美國一直是落後於蘇聯一步的,這只能說蘇聯真的把斯拉夫民族的所有聰明才智都發揮出來了,才能在太空事業上遙遙領先美國,讓美國苦苦追隨。
大家都知道「美國國家太空總署(NASA,National Aeronautics and Space Administration)」是統整美國太空事業的聯邦政府機關。1957年10月4日,蘇聯發射第一顆人造衛星史普尼克號,這等於是搧了向來自詡世界第一的美國一個重而響亮的巴掌。1958年,由美國總統艾森豪簽署《美國國家航空暨太空法案》,宣布正式成立NASA,負責美國所有政府的太空計畫之設計與執行,美國陸軍彈道飛彈部門與海軍科技研究部門也皆併入NASA,希望集中全國之力以在太空發展上擊敗蘇聯。
NASA曾經宣示其目標是「開拓未來太空探索任務、科學發現與航空研究,理解並保護我們依以生存的星球,探索宇宙、找到地外生命,啟示我們下一代人繼續探索宇宙。
探索浩瀚無垠的宇宙是對的,找到地外生命是什麼回事?難道大家傳言美國第51區有美國獲取的外星人科技或太空船是真的?如果美國都能遇到,其他更古老的文明如中國、埃及、希臘人,是不是也曾經遇過地外文明的拜訪呢?這個我們只能暫時存而不論了,信者恆信,不信者恆不信。
NASA從創立以來,就與蘇聯進行高強度的太空競賽,蘇聯在1957年10月4日,將第一顆人造衛星史普尼克號送上地球軌道,NASA便在1958年2月1日,將美國第一顆人造衛星「探險者-1號」發射升空,之後一系列美國的太空發射任務成功,都得益於被美國搶到的納粹德國火箭專家馮·布勞恩所領導的火箭團隊貢獻,所以他也被稱為「美國太空計畫之父」。您看,原先布勞恩其實是美軍的戰俘,但是科學家到哪裡都會發光,到美國也能成為太空計畫之父,代表美國還是很尊重專業的。
1.7.1 水星計畫
美國NASA接著在1959年至1963年間,執行「水星計畫」,以水星宇宙神系列飛船進行20次無人及6次載人之太空旅行,以累積載人航行太空的經驗,基本上就是中國後來的神舟計畫的圓錐形艙般的類似產物,但早了中國整整40年。在20次無人飛行中,嘗試搭載過包括彌猴、黑猩猩等靈長類動物,並測試飛船各項設施的可用性,以為後來的載人飛行做準備。
搭配水星計畫的推進器,有小喬伊火箭(Little Joe)、紅石運載火箭(Mercury-Redstone Launch Vehicle)、宇宙神(Atlas)洲際導彈、偵察兵火箭(Reconnaissance soldiers launch vehicle)等,還曾考慮朱彼特導彈(PGM-19 Jupiter)、泰坦系列彈道導彈(LGM-25 Titan)等彈道飛彈,作為發射太空船到太空之動力來源。當時的彈道飛彈與太空運載火箭幾乎是通用的。
1.7.2 雙子座計畫
1965年至1966年,為執行人類登月的阿波羅計畫,美國進行大量載人的飛行任務,是為「雙子座Gemini計畫」,共進行10次載人飛行,以累積更多太空飛行經驗,為之後登月行動作預演準備。
這10次飛行都是由泰坦-2號火箭作為運載火箭,該火箭有兩節,使用的是液態燃料(50%聯氨/四氧化二氮),第一、二節火箭分別擁有2具與1具火箭引擎,以及船體上許多火箭姿態調整裝置,如地球再入控制系統、軌道姿態機動系統等,近地軌道之酬載可達3.6噸。在太空環境下,一般飛機引擎在真空環境下無法使用,都得靠火箭姿態調整裝置,也就是小型的火箭引擎之噴射才能推動太空船航行。此外,太空人在太空環境下出艙行走或維修太空船外部部件等,都在進行試驗的清單中。
雙子座飛船優於之前的水星計畫飛船之處有四:一、雙子座飛船的空間大,已可容納兩人。二、水星飛船只能在同一個軌道上,進行前後左右之推進調整姿態,而雙子座飛船已可在空間的其他方向運動並改變軌道。三、雙子座飛船原先使用傳統電池供電,後來改用燃料電池,動力更強勁,也適合在太空使用。四、雙子星飛船也裝載機上控制電腦、彈射座椅、飛行雷達等新裝備。
另外,雙子星飛船原本設計要以滑翔機翼之造型,以在返回地球時,滑翔降落在機場跑道。但後來因技術不成熟,還是採用圓錐狀加傳統降落傘形式降落到地面後,再人力回收。
我們可以說,1960年代,美國的雙子座飛船,在各種功能、造型,幾乎與中國2024年正在使用的神舟系列飛船極其相似。可以說,要走太空事業的國家,幾乎都會走十分類似的道路,從火箭、太空飛船的功能與造型、重返地球方式、載人飛行應具備功能等,幾乎沒有一樣不是慢慢從基礎逐步做起,然後逐漸進步。因此有一天,我們應該會看到中國的航天飛機也就是太空梭的出現,取代神舟飛船這種古老傳統的圓錐筒狀飛船,然後靠自己的機翼重返地球著陸。
1.7.3 阿波羅計畫
阿波羅計畫是美國太空計畫的成功、代表、巔峰之作,也就是美國載人登陸月球並安全返回地球之任務。這是美國太空總署NASA從1961年至1972年間,從事的一系列太空飛船任務,主要目標就是「由人類真正的登陸月球表面並安全返回地球」。
之前的水星計畫與雙子座計畫,已經使美國的太空旅行能力大增,至少,美國的太空飛船已經能夠順利安全的載人來回地球與地球軌道,代表人類操作太空載具的能力提高了。
1961年4月12日,蘇聯東方-1號飛船配合R-7火箭,將蘇聯太空人尤里·加加林(Yuri Alekseyevich Gagarin)送入太空,成為人類史上第一名突破卡門線,真正進入太空領域的太空人。這對一直與蘇聯進行太空競賽的美國來說,心理傷害很大,擔心在太空競賽輸給蘇聯會造成其他無法預測後果的美國人,馬上施壓政府,要求在太空競賽中做出立即的成績,以顯示美國並沒有輸給蘇聯太多。
此時,美國NASA已經開發出大運載量之重型推進火箭「農神-5號」(Saturn Ⅴ),另一稱為「土星-5號」火箭,這款火箭後來用在阿波羅計畫與太空實驗室計畫。該火箭高110.6公尺,直徑10.1公尺,有三節:第一節有5具F-1火箭發動機,使用煤油加液氧燃料;第二節有5具J-2火箭發動機,使用液氫加液氧燃料;第三節僅有一具J-2火箭發動機。它是不可重複使用的超重型運載火箭,加滿燃料後重3,000噸,到近地軌道的酬載達118噸重,一直到今天,也沒有其他火箭的本體運載能力比它強大。
2023年,SpaceX的獵鷹重型運載火箭到近地軌道的載荷也不過63噸,差不多是農神-5號火箭的一半而已。因此,美國之後棄用農神-5號火箭是十分不明智的,它使用煤油加上液氧作為燃料之處,也在中國長征-8號運載火箭上獲得實現,代表美國在70年代開發的太空載具是相當前衛的,一直到21世紀也不落伍。
雖然,在1961年4月25日,也就是加加林進入太空後不到一個月的時間,美國也將太空人送入太空,但世界不會記得第二名,只會記得世界第一是誰。因此,1961年5月25日,甘迺迪總統在於國會演說中表示,美國將進行阿波羅計畫,要在1970年以前,將人類以宇宙飛船送上月球並安全返回地球。只要能夠順利實行,美國壓過蘇聯,重奪太空霸權的意圖方能實現。
之後,1960年代,美國阿波羅計畫一次又一次地發射無人或有人太空船到太空中,模擬演練人類登陸月球的任務。
1968年12月的阿波羅8號任務,這是載人太空船第一次離開近地軌道,飛往另一個星體,也就是月球的軌道,上面的三位美國太空人 Frank Borman, James Lovell, and William Anders 成為第一組從遠方目睹與拍攝地球全景的太空人。之後,他們順利返回地球並降落在太平洋海域,三人並獲選1968年時代雜誌封面人物。
最後,在1969年7月16日,阿波羅11號太空船發射升空,並在7月20日,順利由阿姆斯壯成為第一個將人類足跡踏上月球表面的人,並說出那句經典名言:「這是一個人的一小步,卻是人類的一大步。(That is one small step for a man, one giant leap for mankind)」。他與同僚兩人一起在月球表面蒐集岩石、照相、插美國國旗等,並乘坐登陸艙重新回到太空,再返回地球,世界上所有人都在電視螢幕前觀賞這一幕。美國阿波羅任務順利完成,代表壓了蘇聯一籌。但是,後世很多人懷疑當時阿波羅計畫中所顯現的電視畫面都是造假的,是在攝影棚中演出,根本沒有人類登上月球這回事,信誓旦旦地說得跟真的一樣。老實說,我本人看了這種懷疑論也是被唬得一愣一愣的,也說不上到底該不該相信。
美國,這個曾經第一個讓人類登上月球的世界強國,在阿波羅計畫中,總計執行6次成功的載人飛行登月任務,12名太空人曾經踏足月球。因此,我們可以說美國是最佳登月國家,至今也無第二個國家能做到送人上月球。
可是,美國在登月任務摘冠後也輕忽了,1969年開始,NASA的預算遭美國國會大幅削減,尼克森總統終止了阿波羅17號之後的所有阿波羅系列任務,甚至關閉了農神火箭的生產線不再生產。當時,美國NASA甚至已經研發出核動力火箭引擎NERVA,但也因為阿波羅計畫中止,無法再繼續。
因為蘇聯一直到解體前,都無法把太空人送上月球,所以美國自認為贏了太空競賽,因此懈怠了。水星計畫與阿波羅計畫使用的各種太空飛船從此被棄置一旁,專注在太空梭這項載具上。
雖然,美國還繼續參加國際太空站任務,也發射過一些探測器到火星、木星等,甚至在1988年NASA也研究過探索距離太陽系4.37光年的半人馬座α星系南門二(Alpha Centauri)三星系統的探測計畫,但由於人類科技實在還無法突破4.37光年的距離,以目前技術航行恐需要一百年才能到達,因此也只能暫時放棄。
1.7.4 太空梭載具
太空梭(Space Shuttle)又稱航天飛機,距離「空天飛機」的定義不遠,只是發射時,還是得用大推力火箭引擎綑綁著,才能將之推出大氣層。太空梭是NASA在1980年代,開始使用的地球近地軌道太空載具,也就是只能飛離地表約200公里高,但因為可以整機飛回地球表面並像飛機一樣降落在機場跑道,可以重複使用發射,成本效率大大提升。其正式名稱為「太空運輸系統」(Space Transportation System,STS)。
1981年,雷根總統任內第一次試射太空梭。1982年,雷根總統就宣布了戰略防禦機先,也就是星球大戰計畫,甚至雷根總統還曾經一度增加NASA經費30%,與蘇聯打太空競賽。最後,蘇聯確實敗下陣來,但美國也並未再前進。
太空梭長56.1公尺、直徑8.7公尺,重量2,030噸,使用的兩個固體火箭外推進器是由賽奧科/阿連特科技系統公司生產的固體燃料(高氯酸銨複合推進燃料)火箭引擎,由波音與羅克維爾公司生產的太空梭機身,本身具備三個洛克達因RS-25火箭引擎(使用液氫與液氧液體燃料)與在太空中姿態調整用的軌道機動系統(OMS)AJ10-190火箭引擎,使用一甲基肼 (MMH)液體燃料與氧化劑四氧化二氮。而中間最巨大的紅色筒狀物則是洛克希德馬丁公司生產,用來存放液氫與液氧液體火箭燃料的外燃料箱。
太空梭發射升空時,兩個外推進器與太空梭機身的火箭引擎全部開動,此時使用並消耗外燃料箱中的燃料。兩個外推進器在太空梭抵達近地軌道前就會分離,並落回地面,以降落傘著地並可重複使用;外燃料箱在即將進入近地軌道時,會分離並墜回大氣層燒毀;太空梭在宇宙活動期間,機身上OMS兩個火箭軌道機動發動機,負責在主引擎關閉後,調整太空梭機身位置與姿態,每個的推力可達27,080牛頓推力,最後重返地球也是OMS發動機調整執行的。
最後,太空梭會像飛機一樣滑翔回地面機場降落,完成任務。
在整個1980年代,美國將所有NASA預算――約2,000億美元,全部投入在可以重複使用,可以重返地球多次之太空載具太空梭的建造上,可是因為價格高昂,僅建造出五艘:挑戰者號、哥倫比亞號、發現號、亞特蘭蒂斯號和奮進號。從1981年至2011年,這30年間,美國太空梭總共進行過135次任務,都是從佛羅里達甘迺迪空軍基地起飛,進行過的任務有:協助發射哈伯望遠鏡、協助發射人造衛星與深空探測器,並在機身中進行太空實驗,以及運補國際太空站。
在1986年與2003年,美國的太空梭兩度發生任務失敗並在全球人眼前爆炸墜毀,導致大批太空人死亡之慘劇。因此,在2011年,太空梭機隊全數退役。
在太空梭機隊全數退役不再使用後,美國NASA自行開發了一款重型太空運載火箭「太空發射系統(Sapce Launch System, SLS)運載火箭」,搭配獵戶座太空船,企圖在21世紀重回月球與火星,建立月球門戶太空站與火星居住地。但SLS一直到2022年才進行首飛,代表2011年到2022年的11年間,美國NASA是沒有自己太空船的,只能商業委託美國的民間航太公司進行太空任務,比如補給國際太空站等。
SLS太空發射系統火箭從地表到地球近地軌道之推力95噸,有一個核心級火箭與兩個附加推進器,也有一個上面級載具負責載運衛星或載荷分配到不同軌道去。雖然不到農神-5號的118噸之多,但SLS已經是目前NASA能自己掌握最強力的運載火箭了,與美國SpaceX公司宣稱自己的星艦有100噸到近地軌道的推力相差不大。但這比起太空梭終究是一種倒退,美國NASA確實是顏面無光。
總之在太空梭退役後,美國政府一時間沒有太空載具可以讓太空人升空,後來只能依賴俄國聯盟號太空飛船,以及波音、洛克希德合組之聯合發射聯盟公司、SpaceX等民間企業的火箭與太空船,為國際太空站運補貨物與人員,以及進行重新登月之Artemis計畫,以前頻繁發射太空梭的美國政府NASA,現在都悄悄躲在民間公司的發射任務背後。
反而2000年以後,中國政府開始頻繁發射神舟、天舟太空船,建造「天宮空間站」,進行載人航天任務,雖然神舟系列,也就是和當初美國水星計畫與雙子座計畫的太空船一樣水平。但是,日新月異,這60年來,人類科技進步,可以使用的科技越來越多,按照這個趨勢下去,美國在太空中的優勢遲早會被迎頭趕上。而筆者預測的中國太空梭,也許很快就會出現了。
太空梭是從圓筒狀太空飛船向真正空天飛機進化的方向節點,也就是說,圓筒狀飛船的下一步就是進化成太空梭,太空梭之後的下一步,則是靠自身動力而不需要助推火箭就能飛上太空的「空天飛機」。
如果人類科技能夠再加以突破,開發出理論上的電磁力場反重力裝置,或者找幾個高原地帶,如西藏高原、喜馬拉雅山、安地斯山脈等地裝設太空電梯,以機械能或電能將貨物投送到太空,再從太空電梯站向外飛行,那麼可以大大降低人類進入太空的成本與困難度。
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