太空旅行新革命 NASA研发极音速飞机

未来搭乘“极音速飞机”直奔太空可能不再是科幻电影情节。NASA正全力支持一项突破性研发计划，目标是开发能以超音速飞行、安全往返太空的飞行器，若成真将为太空旅行带来新革命。

据《每日科技网》报道，未来的太空旅行可能不必再依赖类似SpaceX的“火箭型”太空船，比较可能像NASA的“Hyper-X”这样的“极音速”（Hypersonic，5马赫/5倍音速或更高的速度）喷射机。2004年，NASA的X-43A无人原型机创下了10马赫的世界纪录，这是此前只有火箭才能达到的速度。尽管极音速概念已验证，但技术仍未达到可操作阶段，主要挑战在于实现发动机控制，因为传统技术基于数十年前的感测方法。

此次计划的关键突破在于维吉尼亚大学研究团队成功利用光学感测器控制超音速燃烧冲压发动机（scramjet engine）。传统压力感测器只能测量发动机表面压力，无法及时感知内部变化，容易造成发动机失速。而光学感测器可以监测发动机内部火焰光谱，分析光谱变化以预测是否即将失速，并提前调整，确保发动机安全运行。

维吉尼亚大学拥有多个超音速风洞，包括超音速燃烧设施，可模拟极音速飞行器以5马赫飞行的发动机条件。研究人员在风洞中进行长时间测试，试验新流量感测器和控制方法。

超燃冲压发动机的设计基于冲压技术，利用飞机前进运动将空气“撞”进发动机，产生燃烧燃料所需的温度和压力。它们运行范围约为3马赫到6马赫。当飞机前部进气口变窄时，内部气流速度在燃烧室内减慢至亚音速，但飞机本身不会减速。超燃冲压发动机则需保持超快速气流通过发动机以达到极音速。

这项技术突破克服了极音速飞行的瓶颈。传统压力感测器反应速度过慢，无法满足极音速飞行中快速变化的气动环境，导致发动机容易失速。6月28日，维吉尼亚大学研究团队在《航太科学与技术》（Aerospace Science and Technolog）期刊上发表了这项成果。光学感测器控制超音速燃烧冲压发动机的技术，有助于开发单级入轨（single-stage-to-orbit）的太空飞机，不同于现有的多级火箭需要多次分离和抛弃，单级入轨太空飞机可以像普通飞机一样水平起降，并直接飞往太空，大幅降低了太空旅行的成本和复杂性。

尽管极音速飞机的研发仍面临材料科学、推进系统和热管理等技术挑战，但NASA对其发展前景充满信心。随著科技进步，极音速飞机有望取代传统火箭，成为人类探索太空的主要工具。

（取自NASA官网）