不存在的太空飞机：关于 D​​yna-Soar 你不需要知道的一切

几周前，我在美国宇航局戈达德航天中心发表了演讲，谈到了我最喜欢的项目之一：Dyna-Soar。很多人问我是否要把演讲的视频放到网上，但我认为没有人愿意看那个尴尬的视频。所以，这里是演讲的精简版，警告一下，它很长，但被视频和图片分割开来！如果你想知道这个故事的更多细节，我即将出版的新书《打破重力的枷锁》中有更详细的介绍，现在你可以在亚马逊上预订！

我第一次接触 Dyna-Soar 是在我十几岁的时候。我不知道我是怎么发现它的，但我立刻就被迷住了，因为它似乎在航天史上占据了一个非常奇怪的位置。它看起来像一架太空飞机，它是在 X-15 之后设计的，X-15 可以说是世界上第一架太空飞机，它预测了航天飞机的设计。那么为什么它没有飞起来呢？

在所有可以作为 Dyna-Soar 故事开篇的地方中，赫尔曼·奥伯特 (Hermann Oberth) 是最佳选择。这位罗马尼亚未来科学家 14 岁，在意大利从猩红热中康复时，读到了儒勒·凡尔纳的《从地球到月球》。这部法国小说讲述了一群来自巴尔的摩枪支俱乐部的人建造了一门巨型大炮，准备乘坐火车般的车辆前往月球的故事。奥伯特认为这个故事很奇妙，但并非不可能，尽管枪支俱乐部使用黑火药效率低下。他知道，液体推进是到达月球的最佳方式，因此他设计了自己的第一枚火箭，称为反冲火箭，通过从后端排出废气在太空中移动。

第一次世界大战期间，奥伯特曾短暂地尝试过当医生，战后，他在慕尼黑大学转学数学和物理学，这使他能够专攻火箭推进。他的工作最终成就了一篇博士论文，阐述了液体推进火箭的优点及其在太空飞行中的应用，但导师们对他的论文评价不高。他们一致认为，他的论文内容令人惊叹，但未能满足古典物理学学位的要求。

奥伯特毫不气馁，带着他被拒绝的论文去找出版商，最后找到了一家愿意出版这本书的小出版社。《进入行星空间的火箭》于 1923 年登上德国书架，虽然篇幅不到 100 页，但书中充斥着复杂的图表和计算，巧妙地疏远了普通读者。但它确实吸引了火箭爱好者，其中包括尤金·桑格。

桑格受奥伯特启发，开始研究用于太空飞行的液体推进火箭，并在攻读博士学位期间自学火箭技术。与奥伯特一样，桑格 1931 年在维也纳技术大学提交的火箭推进论文也被拒绝，理由是论文太过离奇，不切实际。

但和奥伯特一样，桑格也毫不气馁。他设想未来商业航班将搭载乘客和货物穿过距离地球表面约 30 英里的上层平流层，在发射后一小时内到达地球上的任何地方。为了实现这一目标，他设计了一艘宇宙飞船。

桑格系统的核心是一辆长约 90 英尺、翼展近 50 英尺的飞行器。飞行器大致呈圆柱形，直到前端逐渐变细，带有小翼，底部也是平坦的，这也是他的系统有趣的地方。桑格的理论是，如果这辆飞行器能够发射到足够高的高度，它就可以在从最高高度下降时从大气层反弹，就像一块石头跳过平静的池塘一样，沿着振荡的飞行路径滑行到最终的跑道着陆。

桑格需要火箭动力的地方是让滑翔机达到那个高度。桑格设想的发射系统使用倾斜单轨上的雪橇，因此发射将更水平而不是垂直，确保正确的弹道轨迹，并为未来的乘客提供更舒适的飞行。雪橇的火箭将推动滑翔机离开地面，一旦滑翔机升空，滑翔机自己的火箭发动机将点燃，将其推向最高高度，沿途燃烧掉每一盎司可用的燃料。一旦发动机烧坏，动量将带它走完剩下的路程，爬升得更高，直到重力接管并启动飞行器，使其在跳跃和滑翔下降的飞行路径上飞行。

从这个第一个亚轨道版本开始，桑格设想增加更多的火箭动力，最终将滑翔机送入轨道，使其成为世界上第一艘航天器。唯一缺少的是必要的推进系统，不幸的是，如果没有实验室空间和资金，他就无法开发该系统。因此，他向军方寻求赞助。

桑格知道军方不会热衷于运输系统，于是他增加了武器，将他的助推滑翔飞行器改造成载人远程轰炸机，他称之为对跖轰炸机。作为一种武器，他设想飞行器可以执行两种基本任务。第一种是点攻击，这是一种精确的技术，飞行员在以中等速度飞行时从中等高度投下炸弹。时间恰到好处，他可以一举摧毁一座桥梁、一栋建筑，或者有效地封锁一条隧道的入口。第二种任务是区域轰炸，基本上是用精确度换取力量。这种攻击旨在摧毁或至少严重破坏像城市这样的大片区域，飞行员在以更快的速度飞行时从高达 100 英里的高度投下炸弹。这两种任务类型都会以飞行员滑翔到安全地带或迫降并借助降落伞着陆而告终。

桑格首先将他的反跖点轰炸机想法带给了他的祖国奥地利军队，但并未受到欢迎；奥地利国防部表示，他们无法认真考虑跳跃滑翔系统，因为桑格在设计时采用了液氧和碳氢化合物燃烧系统，这是一种不太为人所知的化学反应，具有很高的爆炸风险。一年后，他将反跖点轰炸机带给了德国军方，但德国军方也不感兴趣。首先，桑格不是德国出生的，他向 SA 提交的对他的背景进行安全检查的要求没有得到答复。另一个不利于他的因素是德国已经有了一名火箭专家；此时，沃纳·冯·布劳恩为军队制造火箭的时间还不到两年。

德国军队拒绝了桑格可能重复的工作，但敦促他将其交给德国空军，他成功地做到了。德国空军对桑格的奥地利背景或其技术与冯·布劳恩的任何相似之处都没有异议。1936 年，他被招募为戈林研究所技术办公室研究部的一员，加入了该研究所计划在德国中北部布伦瑞克附近建造的航空研究实验室。这项任命还带来了一笔资金，用于在特劳恩建立一个火箭研究设施，该设施被命名为飞机测试中心，以向军队和公众隐藏其存在。

德国空军为桑格提供实验室的部分动机是不想被陆军打败，因为陆军投入了所有资源用于冯·布劳恩的火箭计划，该计划正在朝着可操作的 Aggregate 4 或 A-4 火箭迈进。陆军在佩内明德的场地很大，因此戈林向桑格在特劳恩的实验室和有翼轰炸机项目投入了近 800 万德国马克。

但桑格在战争期间没有像冯·布劳恩那样茁壮成长。他在特劳恩的实验室未能跟上佩内明德的发展步伐，并于 1942 年夏天以人员冲突和燃料短缺为由关闭。但桑格从未放弃他的对地轰炸机。1944 年，随着战争对德国不利，他和他的搭档、数学家艾琳·布雷特共同撰写了一份名为“远程轰炸机火箭驱动”的完整提案，并开始在科学界悄悄传播，但最终未能引起人们对该系统的新兴趣。这个国家陷入了财政和物质的废墟。根本没有资金来将未来技术变为现实。

但桑格提案的两份副本确实落入了具有历史意义的手中。一份是苏联总理约瑟夫·斯大林，他完全被轰炸美国这样的敌人而不派遣军队进入该国的想法所吸引。第二次世界大战结束后，斯大林派人追捕桑格和布雷特，但一直没有抓到他们。

第二位找到桑格报告副本的有趣的人是沃尔特·多恩伯格 (Walter Dornberger)，他是德国陆军火箭计划的领导人，也是沃纳·冯·布劳恩的直接上司。

多恩伯格没有进入沃纳·冯·布劳恩的“阴云行动”和“回形针计划”中被带入美国的 124 名士兵的名单。当冯·布劳恩开始逃往新墨西哥沙漠时，多恩伯格是被英国带去协助“逆火行动”的 85 名德国人之一，这是一项评估和研究 V-2 的英国计划。但他并没有和以前的同事呆很长时间。由于担心他会煽动叛乱，他首先被与他的手下隔离，然后被送往伦敦，表面上是接受进一步审讯，但实际上是作为战俘被关押的。从那里，他被送到臭名昭著的伦敦牢笼，代替汉斯·卡姆勒接受战争罪审判；这位高级党卫军成员已经失踪。但他从未受到审判，而是最终被转移到南威尔士的布里真德战俘营，在那里他花了两年时间从理论上思考他对英国犯下的暴行。

多恩伯格最终于 1947 年获释，并很快移民到美国，他先是担任美国空军的制导导弹顾问，然后于 1950 年离开去贝尔飞机公司工作。最后，在与一支和平时期的军队和一位兴趣不仅限于制造武器的承包商合作后，多恩伯格重新提出了桑格对地轰炸机的想法，并向贝尔飞机公司首席工程师鲍勃·伍兹 (Bob Woods) 推销它，说它可以兼作复杂的武器系统和研究飞机。

1952 年 1 月，伍兹向美国国家航空咨询委员会发出备忘录，提议开展高超音速研究计划。随备忘录附有一封多恩伯格的信，信中概述了一项最终实现轨道飞行的渐进式计划。在多恩伯格看来，火箭发动机进入商用飞机并制造出他所谓的超级飞机只是时间问题。

多恩伯格的超级飞机由两部分组成，一架载人滑翔机安装在载人助推器的机身上部。发射前，滑翔机将沿着助推器背面的轨道滑入到位，看起来就像助推器背着滑翔机。配对的助推器-滑翔机组将翻转过来，使它们的机头指向天空，然后这对助推器将安装在轨道上的发射平台上，并在那里加油。然后，飞行器将沿着这些轨道从机库出发，穿过一条巨大的混凝土通道，称为峡谷，然后从这些峡谷进入一个巨大的圆形混凝土发射区。

与此同时，乘客们将抵达机场，办理登机手续，然后找到登机口。从那里，穿梭巴士将把他们带到峡谷沿线通往发射区的某个地方，在那里，电梯将把他们带到 20 英尺高的发射坑壁上，在那里，一个龙门架将允许他们进入滑翔机的机舱。他们会发现，滑翔机的主舱将被分成几个小单元，座椅可以自由旋转，以保持乘客始终直立。超级飞机航班上不会提供机上服务；携带空乘人员和食物的燃料消耗实在是太大了。

所有人上车后，超级飞机将完成轨道之旅，进入圆形发射坑的中央。为了减少湍流，助推器的机翼迎着迎面而来的风，五个火箭发动机将点火，产生 760,000 磅的推力，将飞行器送上天空。两分钟后，将开始准备。滑翔机飞行员将启动释放装置，小型飞行器将从助推器机身上部的轨道上滑出。助推器的飞行员将引导大型飞行器返回机场，在跑道上着陆，然后准备再次发射。与此同时，滑翔机将继续飞往目的地。

脱离助推器后，飞行员将点燃滑翔机的火箭发动机，以每小时 8400 英里的速度将滑翔机推到距地面 14 万英尺以上的高度。发动机熄火后，动量将使飞行器飞得更高。滑翔机将逐渐降低高度，静静地滑翔到目的地机场，乘客们一边享受轻盈的感觉，一边欣赏漆黑太空中闪烁的星星。

多恩伯格知道，由于成本原因，首次超音速飞机飞行将只限于富人和社会精英，但最终洲际旅行将由火箭飞机主导。他还知道，在实现这一未来之前，需要克服一些与从近轨道高度返回飞行相关的重大技术障碍，而这正是鲍勃·伍兹的超音速计划发挥作用的地方。气动加热和飞行器结构不仅是多恩伯格的超音速飞机面临的首要问题，也是任何设计为飞行速度高达音速 20 倍的飞行器面临的首要问题。这些超音速飞机在从近太空以超音速滑过越来越厚的大气层时会遇到的摩擦力会使机身升温到危险的高温。工程师需要开发一些新的冷却方法，甚至新材料来承受这种高温。

1954 年，高超音速研究计划终于获得了支持，尽管当时的计划并不像高超音速太空飞机那样具有未来感。第一代计划是 X-15 火箭动力飞机，其设计飞行速度可达 7 马赫，飞行高度可达 25 万英尺，这是了解高超音速的第一步。

下一步更接近多恩伯格和贝尔的最初想法，从 X-15 开始。一种被称为 BoMi，即轰炸机导弹。另一种被称为 Brass Bell，是一种专用侦察车。ROBO 代表火箭轰炸机，道格拉斯飞机公司、康维尔和北美航空公司最终在 20 世纪 50 年代中期研究了该版本。空军的另一个化身是 HYWARDS 项目，这是高超音速武器和研发系统的首字母缩写，于 1956 年浮出水面。它也被称为武器系统 464L，最终因其动态翱翔着陆轮廓而获得了 Dyna-Soar 的绰号。

但无论如何，助推滑翔技术仍然是一项未来技术，需要有条不紊的计划，这非常适合军方和行业合作伙伴；在 20 世纪 50 年代中期，没有必要快速推进任何类似航天器的东西。相反，提案侧重于缓慢构建能力。1957 年的一项提案要求实施一个三阶段计划，其中 Dyna-Soar I 将是概念测试品，Dyna-Soar II 将是类似 Brass Bell 的侦察版本，而 Dyna-Soar III 将是类似于 ROBO 概念的轰炸机版本。

尽管定义不明确，助推滑翔飞行器仍被列入“载人高空武器系统”的名单，但当苏联于 1957 年 10 月 4 日发射人造卫星时，一切都改变了。

一周多之后的 10 月 15 日，一场筹划已久的 NACA 会议在加利福尼亚州的艾姆斯研究实验室拉开帷幕。会议名为第三轮会议，旨在讨论高速飞行研究的下一阶段——第一轮会议使用 X-1 突破音障，第二轮会议使用 X-15 进入高超音速飞行。第三轮会议预计将进入太空，而根本问题是该飞行器的外观。Dyna-Soar 是重新摆上台面的选项之一，这是空军的一个项目，由 NACA 兰利实验室的风洞研究提供支持，旨在探索能够达到 18 马赫速度的平底三角翼助推滑翔飞行器的潜力。

1958 年 1 月，美国空军邀请 NACA 参与当时被称为“多用途载人轰炸机”的项目。经过数月的谈判，双方达成了共同责任，发挥各自的优势：美国空军将专注于飞行器的武器，而 NACA 将研究和开发合理的空气动力学设计。到 1958 年底，NASA 取代了 NACA，并在此过程中吸收了正在进行的项目。而 Dyna-Soar 幸存了下来。助推滑翔研究飞行器和武器化系统分两阶段实施。

不幸的是，这个明确的计划未能持续下去，因为多用途载人高超音速轰炸机计划在 1959 年经历了多次修改。2 月，轰炸系统被升级为首要目标，高于任何非军事用途。4 月，情况发生了逆转，亚轨道高超音速飞行成为该计划的主要目标。5 月，情况又发生了逆转，所有开发和仅关注研究都被取消，转而确定助推滑翔系统的军事潜力。

1959 年 11 月，波音公司获得滑翔机制造合同，马丁公司获得助推器制造合同，该计划开始迈出坚实的步伐。随着这些合同的正式化，该计划进行了更多的修订，包括在年底前增加另一个完整的研究阶段，即第 Alpha 阶段，旨在确定 Dyna-Soar 是否可以成为轨道航天器。

从这些积极的举措来看，1960 年初 Dyna-Soar 的前景一片大好。美国空军于 3 月完成了 Alpha 阶段，并确定该火箭非常适合载人航天，正式批准该火箭进行亚轨道飞行测试。年中情况变得更好，当时国防部正式批准了 Dyna-Soar，这项批准为该计划的第 2 和第 3 阶段（即轨道阶段）提供了资金支持。此时，美国空军希望借此势头，加速计划并提前发射，但火箭仍然是整个计划中缺失的一块拼图。

但情况仍然很好。1961 年 4 月，苏联将尤里·加加林送入轨道后，美国国防部宣布承诺向美国空军提供 1 亿美元（2010 年略高于 7.2 亿美元）用于 1962 财年的 Dyna-Soar 项目。资金又有保障一年，行业合同也已敲定，无人驾驶演示被取消，以加快载人轨道飞行。

9 月，美国空军和 NASA 代表团前往西雅图的波音工厂检查滑翔机模型，尽管 Dyna-Soar 的前景看好，但美国空军将军 Bernard A. Schriever 却对其进行了严格审查。他呼吁对滑翔机的军事和太空能力进行研究，并发现这两个目标应该分开，军事和太空版本应该完全分开，前者优先。

大约在这个时候，飞行员开始加入 Dyna-Soar 计划，其中最著名的是尼尔·阿姆斯特朗，他负责设计一种发射中止程序，以防载人滑翔机下方的火箭在发射台上爆炸。在发射配置中，飞行员在 Dyna-Soar 内距离地面仅 100 英尺，机头朝天，这意味着飞行员相对于地面仰卧。这种姿势排除了弹射的可能性。从离地面 100 英尺处横向弹射，降落伞在飞行员落地前没有足够的时间打开。

因此，阿姆斯特朗专注于利用 Dyna-Soar 的发动机和空气动力学作为飞行员逃离火箭爆炸的主要助手。他知道发动机每 10 秒可以加速滑翔机 1,000 英尺，因此他认为自己可以快速飞到安全高度，这样他就有足够的时间找到地面并引导 Dyna-Soar 安全着陆。

由于没有可以试飞的 Dyna-Soar，阿姆斯特朗使用了模拟飞行器道格拉斯 Skylancer 来执行这一发射中止程序，该飞行器经过轻微改装，具有与 Dyna-Soar 大致相同的空气动力学特性。飞行器整理好后，他前往该项目计划的发射场卡纳维拉尔角，测量可能跑道与发射台之间的长度和距离。回到爱德华兹后，他在干涸的湖床上复制了发射台和跑道，一个正方形代表跑道，另一个正方形代表发射台。然后他进入 Skylancer 进行飞行。

阿姆斯特朗以接近 575 英里每小时的速度飞行，飞行高度约 200 英尺，他驾驶飞机在画好的发射台上俯冲，进入陡峭的垂直爬升阶段，拉动 5 个 g 力，直线飞到 7,000 至 8,000 英尺的高度。然后，他让飞机飞过，直立，看到他画出的跑道，然后驾驶飞机平稳着陆。这是一个有效但困难的操控，阿姆斯特朗后来承认，他很高兴从未在真正的 Dyna-Soar 上尝试过。

尽管 Dyna-Soar 的人力方面正在逐渐成型，但整个项目开始失去动力。1962 年初，空军取消了该项目第三阶段（多轨道阶段）的所有开发工作。根据波音公司的建议，亚轨道飞行是下一步要做的事情。然后，Dyna-Soar 的军用版本被取消。到春天，超音速助推滑翔飞行器已重组为轨道研究项目。这一修正案于 6 月正式生效，当时国防部将 Dyna-Soar 的次要名称定为 X-20，将其列入不断增长的实验性 X 飞机名单中，这些飞机将用于参考，但永远不会成为大规模生产飞行器。

1962 年 9 月，在拉斯维加斯举行的新闻发布会上展示了 Dyna-Soar 改装的 X-20 的全尺寸模型，同时宣布国防部将在 1963 年为该计划提供 1.3 亿美元资助，在 1964 年提供 1.25 亿美元资助。但好消息是短暂的。

到 1963 年，NASA 的水星计划取得了长足进步，将两名宇航员送入轨道，执行了越来越长的任务，同时也解答了 Dyna-Soar 计划要解决的问题，即空气动力学加热和人类对轨道的反应问题。此时，NASA 也坚定地致力于将太空舱用于阿波罗登月计划。Dyna-Soar 型航天器绝对不可能取代已经在开发的弹道型阿波罗航天器。

由于 Dyna-Soar 对美国在太空竞赛中的成功没有影响，1963 年 3 月，它又一次接受了美国空军的强制审查，同时对 NASA 的双子座计划进行了审查，比较了两个系统的军事潜力。Dyna-Soar 根本就没有立足之地，1963 年 12 月，麦克纳马拉正式宣布取消该计划。他说，这个决定归根结底是因为投资回报率低。到那时，Dyna-Soar 已经花费了近 4 亿美元（2010 年超过 28 亿美元），但仍然没有确定的使命，甚至没有明确的存在理由。取而代之的是，空军将追求更大、军事化的双子座飞船版本，称为双子座 B 或载人轨道实验室。

不难看出，Dyna-Soar 的成功率一直不高。它从来没能与 NASA 的太空舱计划相抗衡，而且总是过于超前，无法很快实现。

但如果它发展起来，它可能会变成一种有用的资产。它可能会成为一种超越时代的航天飞机，为天空实验室空间站的宇航员运送硬件或补给。它可能会成为一种有目标的航天飞机，而不是 NASA 在有空间站之前建造的航天飞机。它可能会成为一种随时待命的太空出租车，作为救援工具。相反，它成为了流行的航天历史复述中的一个注脚，尽管它的回声更清晰一些。NASA 带着航天飞机回归了 Dyna-Soar 式的飞行器，这“启发”了苏联短暂存在的暴风雪号航天飞机。虽然我们现在看到 NASA 的猎户座飞船、SpaceX 的 Dragon 和波音的 CST-100 等太空舱的复兴，但下一代可能会回到太空飞机的想法，再次回到 Dyna-Soar 的基本概念。

选定的来源：大卫·迈赫拉 (David Myhra) 撰写的《Sänger：第二次世界大战中德国的轨道火箭轰炸机》；Apogee Books 撰写的《Dyna-Soar：高超音速战略武器系统》。