X-20 Dyna-Soar（動力滑翔者/動力翱翔者/動力倍增器）：未曾升起的星辰

航天事業(yè)是一項精細(xì)活。如果是載人航天，那精細(xì)程度還要翻倍；而若是涉及帶有機(jī)翼的飛行器，那一切都會變得極其復(fù)雜。盡管這個故事發(fā)生在人類新紀(jì)元的黎明時期，但憑借著擁有巨大科研潛力（無論是本土的還是繳獲的科研成果）的最強(qiáng)超級大國，理應(yīng)有能力攻克最艱巨的任務(wù)，尤其是當(dāng)這些任務(wù)交由最頂尖的團(tuán)隊負(fù)責(zé)時。

然而，可重復(fù)使用航天器項目 Dyna-Soar（動力滑翔者）的結(jié)局卻恰恰相反。這款極具前景的機(jī)器最終并未走出模型階段，若非它留下的技術(shù)遺產(chǎn)，它恐怕早已被世人遺忘。但事實證明，如果沒有它，就不會有后來的航天飛機(jī)（Space Shuttle），進(jìn)而也可能不會有蘇聯(lián)的**“螺旋”（Spiral）和“暴風(fēng)雪”**（Buran）號項目。因此，在談?wù)撎K聯(lián)的翼式航天史時，絕不能繞開 Dyna-Soar（動力滑翔者）。

米高揚(yáng)-古列維奇 MiG-105 是蘇聯(lián) Spiral（螺旋） 計劃的一部分，它是一種載人試驗機(jī)，用于探索低速操縱性能和著陸特性。這款飛機(jī)是蘇聯(lián)軌道航天飛機(jī)研發(fā)計劃的可見成果。MiG-105 的昵稱為 “Lapot”（俄語：лапоть，意為草鞋，也用作“鞋子”的俚語），來源于其機(jī)頭形狀類似草鞋。

沃納·馮·布勞恩 Wernher von Braun 男爵

瓦爾特·羅伯特·多恩伯格 Walter Robert Dornberger
瓦爾特·羅伯特·多恩伯格（1895年9月6日—1980年6月27日），德國火箭專家、二戰(zhàn)德國陸軍少將，為現(xiàn)代火箭武器早期開拓者。第一次世界大戰(zhàn)期間曾在德軍服役。戰(zhàn)后就讀于柏林工業(yè)大學(xué)。后在威瑪防衛(wèi)軍軍械部主持火箭研制，1932年在庫默斯多夫建立實驗室研制火箭武器，1937年遷至佩內(nèi)明德繼續(xù)研制。在第二次世界大戰(zhàn)中成功組織和領(lǐng)導(dǎo)了V-1火箭和V-2火箭的研制。1945年德國戰(zhàn)敗后，被監(jiān)禁在英國監(jiān)獄。1947年被美國通過“回形針行動”帶到了美國，先是為美國空軍開發(fā)導(dǎo)彈制導(dǎo)技術(shù)，1950年又到貝爾飛機(jī)公司擔(dān)任設(shè)計顧問，是X-20試驗機(jī)計劃的主要專家，而X-20試驗機(jī)可以算是后來航天飛機(jī)的先驅(qū)。之后返回西德。

德裔血統(tǒng)的前輩們

在關(guān)于“納瓦霍”（Navaho）導(dǎo)彈的筆記中所提到的，美國人在戰(zhàn)后接管了德國導(dǎo)彈計劃的大部分遺產(chǎn)。這其中也包括了智力資源：沃納·馮·布勞恩（Wernher von Braun）早在1945年就抵達(dá)了美國；而另一位德國導(dǎo)彈領(lǐng)域的關(guān)鍵人物——瓦爾特·多恩伯格（Walter Dornberger），在英國對其在 V-2 火箭生產(chǎn)中使用集中營勞工的情況進(jìn)行調(diào)查后，于1947年也來到了美國。

多恩伯格在美國并沒有虛度光陰。他成為了美國總統(tǒng)的顧問以及空軍受控導(dǎo)彈方面的咨詢專家，參與了 X-15 高超音速飛行器的研發(fā)，并于1950年出任貝爾（Bell）公司的顧問。

美國科學(xué)家還查閱了大量關(guān)于尤金·桑格（Eugen S?nger）的“銀鳥”（Silbervogel）亞軌道轟炸機(jī)的技術(shù)檔案。盡管美方對這個概念非常感興趣，但他們并沒有像蘇聯(lián)那樣完全按照自己的方式對該機(jī)型進(jìn)行深度“復(fù)刻”。話雖如此，貝爾公司在進(jìn)行翼式航天器的早期開發(fā)時，確實參考了“銀鳥”的設(shè)計，多恩伯格甚至曾試圖挖走該方案的作者——桑格和伊蕾娜·布雷特（Irene Bredt），盡管最終未能成功。

BoMi 模型：帶有助推飛機(jī)的“黑鳥”前身

無論如何，貝爾（Bell）公司的工程師們在 1952 年向軍方展示了名為 BoMi 的載人飛行器項目（名稱源自 BOmber-MIssile，即“轟炸機(jī)-導(dǎo)彈”）。這是一款兩級飛行器，實際上由兩架火箭飛機(jī)組成，總起飛重量為 363 噸，其中有效載荷（戰(zhàn)斗負(fù)荷）為 1.8 噸。

第一級：這是一架雙座助推飛機(jī)，配備五臺火箭發(fā)動機(jī)。機(jī)身長 37 米，翼展 18 米。其機(jī)體計劃由鋁制成，而經(jīng)受極端高溫的機(jī)翼前緣則采用鈦合金。助推器需在兩分鐘內(nèi)達(dá)到所需速度，隨后第二級分離，助推飛機(jī)本身則滑翔返回基地。

第二級（載機(jī)）：同樣為載人駕駛，并設(shè)計了兩種方案。

亞軌道方案：這是一個全鈦合金飛行器，長 18.3 米，翼展 10.7 米。作為主級，它能將載荷運(yùn)送至目標(biāo)，過程中高度可達(dá) 30 公里，速度達(dá)到 4 馬赫（約 4800 公里/小時），且大部分航程也以滑翔方式完成。值得注意的是，該方案已經(jīng)采用了**“雙三角翼”**布局，而非“銀鳥”（Silbervogel）那種相對簡單的梯形翼。

軌道方案：包括一個 44 米長的全鈦助推器和 23 米長的主級，能夠向目標(biāo)投放高達(dá) 34 噸的炸彈。

軍方的質(zhì)疑與轉(zhuǎn)折

貝爾公司將該項目提交給位于賴特（Wright）空軍基地的空軍航空發(fā)展中心（WADC）。軍方總體上對此并不滿意，但同時也表現(xiàn)出了興趣。BoMi 能夠豐富當(dāng)時關(guān)于此類機(jī)器在太空中表現(xiàn)的匱乏知識。與此同時，軍方對貝爾公司能否實現(xiàn)該項目深表懷疑，并嚴(yán)正指出其低估了冷卻問題，且對升阻比（衡量飛機(jī)無動力滑翔性能的關(guān)鍵指標(biāo)）的評估過于樂觀。

盡管如此，貝爾公司還是在 1954 年獲得了一份為期一年的合同，用于進(jìn)一步深化其設(shè)想。在研發(fā)過程中，助推飛機(jī)被取消，BoMi 改由運(yùn)載火箭送入預(yù)定高度。

從 Brass Bell（黃銅鐘）到 RoBo（火箭轟炸機(jī)）計劃

逐漸地，軍方認(rèn)為 BoMi 更適合擔(dān)任偵察員的角色。于是 Brass Bell 項目應(yīng)運(yùn)而生——這是一款由運(yùn)載火箭發(fā)射、航程達(dá) 1.85 萬公里的偵察機(jī)。

然而，轟炸任務(wù)并未被遺忘，其他航空巨頭也開始加入競爭。1955 年底，美國空軍向業(yè)界提出：研發(fā)一種載人高超音速飛行器，有效載荷達(dá) 11.3 噸，由火箭加速，能夠執(zhí)行轟炸或偵察任務(wù)。1956 年，該課題獲得了正式編號 SR-126 RoBo（源自 Rocket-Bomber，即“火箭轟炸機(jī)”）。

RoBo 旨在整合 BoMi 和 Brass Bell 的研究成果。波音（Boeing）、貝爾、北美航空（NAA）、康維爾（Convair）、道格拉斯（Douglas）等美國航空界的精英企業(yè)紛紛響應(yīng)。各方對該課題表現(xiàn)出極大興趣，除了政府撥付的 86 萬美元外，到 1957 財年底，這些公司總計投入了 320 萬美元（包含自籌資金）。1957 年 6 月 20 日，一場為期多日的研討會拉開帷幕，各參與方展示了各自的設(shè)計構(gòu)想。

RoBo 項目的多種方案

（注：下方的模型被視為最終定型方案，其巨大的翼尖小翼兼作垂直尾翼）

“貝爾（Bell）公司和道格拉斯（Douglas）公司選擇了三級助推的火箭飛機(jī)方案（其中第三級即為 RoBo 本體，實際上僅進(jìn)行滑翔）；康維爾（Convair）公司的方案中，第三級配備了火箭與渦輪噴氣發(fā)動機(jī)組成的組合動力裝置；北美航空（North American）提出了較為傳統(tǒng)的兩級方案；波音（Boeing）公司則展示了一款名為‘滑翔受控彈藥’（glide-missile）的無人火箭飛機(jī)；而共和（Republic）公司則希望建造一種小型無人飛行器，外形酷似其 XF-103 截?fù)魴C(jī)項目，配備高超音速沖壓發(fā)動機(jī)，并由某種新型三級助推器發(fā)射?！?—— 瓦季姆·盧卡舍維奇、伊戈爾·阿法納西耶夫，《太空之翼》

空軍委員會在研究這些項目后指出，總體而言制造此類設(shè)備是可能的，但當(dāng)時仍存在一系列懸而未決的問題。例如：需要研發(fā)一種能考慮到地球自轉(zhuǎn)的特殊制導(dǎo)系統(tǒng)；當(dāng)時的火箭發(fā)動機(jī)可靠性不足以支撐載人飛行；缺乏高超音速飛行的實驗數(shù)據(jù)等。此外，該項目的成本將極其高昂。盡管如此，軍方仍認(rèn)為原型機(jī)可以在 1965 年首飛，而完整的 RoBo 戰(zhàn)斗系統(tǒng) 預(yù)計在 1974 年服役。

HYWARDS 計劃與技術(shù)攻關(guān)

與此同時，美國空軍于 1956 年 11 月啟動了 HYWARDS 科研項目（高超音速武器研發(fā)支撐系統(tǒng)）。該項目側(cè)重于收集氣動力學(xué)數(shù)據(jù)、人工駕駛能力以及空天飛機(jī)返回大氣層階段的其他技術(shù)難題。 在該階段，飛行器速度約為 15 馬赫（1.79 萬公里/小時），承受著非常特殊的載荷。最初計劃由轟炸機(jī)進(jìn)行空中投放試飛，隨后過渡到使用改裝的彈道導(dǎo)彈進(jìn)行發(fā)射。

NACA（即后來的 NASA） 的兩個研究中心也參與了 HYWARDS 的工作。這種合作為空軍提供了頂尖科研機(jī)構(gòu)的支持。相比之下，蘇聯(lián)空軍由于多種原因，與航天機(jī)構(gòu)的協(xié)作遠(yuǎn)不如美方活躍。

艾姆斯實驗室（Ames Laboratory）：提議采用中單翼布局，航程 3200 公里。該布局能提供較高的升阻比，但代價是結(jié)構(gòu)過于復(fù)雜。在預(yù)定速度下，尤其是在從軌道下降時，飛行器會處于等離子體產(chǎn)生的高溫區(qū)。艾姆斯方案的整個機(jī)身都會進(jìn)入該高溫區(qū)，必須安裝額外的冷卻系統(tǒng)，這抵消了高升阻比帶來的所有優(yōu)勢。

蘭利實驗室（Langley Laboratory）：采取了不同的策略。他們設(shè)計了一種帶有三角翼和平底機(jī)身的低單翼方案。這種布局可以將飛行器的大部分結(jié)構(gòu)移出超高溫區(qū)，實際上是將底部變成了隔熱盾。這大大簡化了防熱系統(tǒng)及整機(jī)設(shè)計。此外，蘭利實驗室建議將速度提升至 18 馬赫（2.15 萬公里/小時），以便在更高的高度利用稀薄空氣減輕氣動加熱壓力。雖然該方案在升阻比上遜于艾姆斯方案，但航程更遠(yuǎn)（5200 公里）。

實際上，蘭利實驗室的科學(xué)家們首次證明了：通過氣動布局的設(shè)計，可以有效降低高超音速飛行時的發(fā)熱和載荷。

Dyna-Soar 的主要目標(biāo)應(yīng)當(dāng)是對蘇聯(lián)進(jìn)行照相和/或電子偵察?？紤]到蘇聯(lián)防空導(dǎo)彈技術(shù)的進(jìn)步（這最終導(dǎo)致 U-2 偵察機(jī)無法再進(jìn)入蘇聯(lián)領(lǐng)空），這一點至關(guān)重要。其他任務(wù)還包括視察或摧毀蘇聯(lián)衛(wèi)星，甚至執(zhí)行核打擊任務(wù)。軍方對該系統(tǒng)在高層大氣中進(jìn)行機(jī)動以改變軌跡的能力表現(xiàn)出極大的興趣，他們認(rèn)為這提供了在不引起預(yù)警雷達(dá)懷疑的情況下對蘇聯(lián)進(jìn)行先發(fā)制人核打擊的可能性。利用這種機(jī)動方式，蘇聯(lián)在遭到攻擊前僅有三分鐘的預(yù)警時間，而使用傳統(tǒng)的洲際彈道導(dǎo)彈（ICBM），反應(yīng)時間則長達(dá)二十分鐘。
在設(shè)計的各個階段，關(guān)于 Dyna-Soar 更適合間諜任務(wù)、空間截?fù)暨€是攻擊任務(wù)一直存在爭論。事實上，缺乏明確的目標(biāo)最終構(gòu)成了其被取消的主要原因。

蘭利實驗室（Langley Laboratory）的 HYWARDS 方案

總而言之，這種利用火箭送入軌道并帶有機(jī)翼的航天器研發(fā)工作正在穩(wěn)步推進(jìn)。盡管其研發(fā)成本顯而易見會非常高昂，但它的優(yōu)勢也同樣明顯，且在技術(shù)上對蘇聯(lián)的領(lǐng)先地位似乎也是無可爭辯、不可逾越的。當(dāng)時美國人似乎覺得完全沒必要焦慮，完全可以按部就班地繼續(xù)開發(fā)自己的項目。

然而就在這時，“斯普特尼克”（Sputnik）一號上天了。

Dyna-Soar 的尺寸圖紙

“恐龍”的孕育

1957 年 10 月 10 日，美國空軍研發(fā)司令部（ARDC）做出裁定，將 Brass Bell、RoBo 和 HYWARDS 三個項目合而為一，正式定名為 “System 464L”，即 Dyna-Soar。這個縮寫由英文詞組 “Dynamic Soaring”（動力滑翔）縮寫而成，源于該方案采用了一種類似桑格（S?nger）項目的波浪形飛行彈道。這種彈道有助于簡化飛行器的冷卻過程，而冷卻對于空天飛機(jī)來說是至關(guān)重要的一環(huán)。

由于該縮寫的發(fā)音與英文單詞“恐龍”（Dinosaur）非常接近。

在經(jīng)過一系列磋商以及美國空軍與 NASA 達(dá)成協(xié)議，將該項目作為 X-1（第一架突破音障的火箭飛機(jī)）和 X-15（第一架實現(xiàn)載人高超音速飛行的飛機(jī)）的后續(xù)研究后，ARDC 于 1957 年 12 月 21 日發(fā)布了關(guān)于 Dyna-Soar 開發(fā)階段的指令。

第一階段：計劃建造一個實驗性的單座技術(shù)演示機(jī)，能夠達(dá)到約 1.98 萬公里/小時的速度和 52 公里的高度。

第二階段：旨在實現(xiàn) Brass Bell 計劃的目標(biāo)。由兩級助推器將飛行器送至 107 公里的高度并加速至 2.41 萬公里/小時，隨后飛行器將滑翔 9300 公里，沿途對目標(biāo)進(jìn)行高分辨率攝影和雷達(dá)偵察，并在可能的情況下執(zhí)行轟炸。

第三階段：建立達(dá)到 RoBo 級別的作戰(zhàn)多用途飛行器，能夠執(zhí)行以下任務(wù)：

執(zhí)行偵察與打擊任務(wù)；偵察衛(wèi)星；執(zhí)行太空救援工作；貨物運(yùn)輸；作為太空指揮所，指揮地面部隊的作戰(zhàn)行動。

在所有方案中，該系統(tǒng)均由基于現(xiàn)有或在研彈道導(dǎo)彈/運(yùn)載火箭改裝的一級或多級火箭助推器，以及作為最終作戰(zhàn)級的火箭飛機(jī)組成。

1957 年 12 月 21 日，美國空軍發(fā)布了 N464L 指令，描述了開發(fā)高超音速空天飛機(jī)概念的第一步。根據(jù)軍方計劃，該載具的開發(fā)應(yīng)分幾個難度遞增的階段進(jìn)行，在建造載人軌道飛行器之前，首先要進(jìn)行比例模型的無人亞軌道飛行。

1958 年上半年，各大主要承包商（包括共和、洛克希德、北美航空、康維爾、道格拉斯、麥道、諾斯羅普，以及貝爾-馬丁聯(lián)合體和波音-沃特聯(lián)合體）致力于第一階段 Dyna-Soar 的概念論證和項目開發(fā)。到 6 月底，貝爾-馬丁和波音-沃特的方案進(jìn)入深度開發(fā)階段，各獲撥 900 萬美元。接下來的整整一年半時間都耗費在了協(xié)調(diào)、方案修改以及曠日持久的資金爭取戰(zhàn)中。

1959 年由波音與沃特公司合作設(shè)計的早期方案

展示的Martin-Bell（馬丁-貝爾）項目……

最終，到 1959 年 11 月 9 日，一切方案均獲批準(zhǔn)并明確了時間表：計劃于 1962 年 4 月開始一系列飛行試驗，屆時原型機(jī)將從母機(jī)上投放；1963 年 7 月進(jìn)行首次無人飛行；從 1964 年 5 月起開始載人亞軌道飛行。最后，首次載人軌道飛行定于 1965 年 8 月舉行。據(jù)預(yù)計，到該階段為止的總支出將達(dá)到 4.936 億美元。

最終的競賽贏家是 波音-沃特（Boeing-Vought）聯(lián)合體，而 馬?。∕artin）公司 則獲得了基于“泰坦”（Titan）洲際導(dǎo)彈研發(fā)火箭助推器的訂單。作為該領(lǐng)域的先驅(qū)，貝爾（Bell）公司不僅率先投入其中，還投入了數(shù)百萬美元的自有資金，甚至提出了一個看似更成功的方案（成功到原本差異巨大的波音方案在演進(jìn)過程中，最終變成了一臺與其幾乎難以分辨的機(jī)器），卻最終落選，空手而歸。

“美國空軍更多地將貝爾公司視為‘原型機(jī)開發(fā)商’。二戰(zhàn)期間，他們主要負(fù)責(zé)生產(chǎn)通過租借法案運(yùn)往蘇聯(lián)的戰(zhàn)斗機(jī)。雖然他們制造了美國第一架噴氣式飛機(jī)以及第一架突破音障的 X-1 飛機(jī)，但自 1955 年以來，他們再也沒有贏得過大規(guī)模載人飛機(jī)的研發(fā)合同。相比之下，波音公司是美國空軍戰(zhàn)略司令部 B-52 轟炸機(jī)和‘民兵’洲際導(dǎo)彈的主要制造商。為了補(bǔ)償波音在 1957 年底失去 B-70（該項目由北美航空著名的‘瓦爾基里’贏得）合同的損失，讓該公司承接下一個重大項目顯得順理成章?！?br/>—— 馬克·韋德，Astronautix.com

超合金與運(yùn)載工具

最終設(shè)計方案的誕生

極端環(huán)境下的生存博弈：X-20 Dyna-Soar 的熱防護(hù)攻堅與研發(fā)歷程

X-20 Dyna-Soar 的研發(fā)過程堪稱尖端系統(tǒng)開發(fā)中典型的“研發(fā)噩夢”。作為一款原則上全新的飛行器，它闖入了科學(xué)與技術(shù)此前從未觸及的未知領(lǐng)域。由于其高度機(jī)密性且最終未能進(jìn)入飛行試驗階段，我們現(xiàn)今討論的是一種基于多種方案演進(jìn)后的“平均化”結(jié)構(gòu)。

氣動布局的代價：尖銳與高溫的較量

Dyna-Soar 采用了極具侵略性的箭頭型（大后掠三角翼）設(shè)計，雖然這種形狀在高超音速飛行中表現(xiàn)出色，但其尖銳的結(jié)構(gòu)在再入大氣層時卻成了散熱的致命傷。物理規(guī)律表明，物體形狀越鈍，產(chǎn)生的沖擊波距離機(jī)身就越遠(yuǎn)，從而能更有效地隔絕熱量（即“激波加熱”效應(yīng)）。然而，Dyna-Soar 過于尖銳的設(shè)計使得沖擊波緊貼機(jī)體，導(dǎo)致局部加熱異常劇烈，最高溫度預(yù)計達(dá)到驚人的 2370°C。相比之下，后來的航天飛機(jī)因采用了更圓潤的鈍頭設(shè)計，其承受的最高溫度僅為 1650°C。

藝術(shù)想象圖中的 Dyna-Soar 穿過大氣層：可以清晰看到其中一扇擋風(fēng)玻璃上的可拋棄式保護(hù)罩

材料科學(xué)的極限：由超級合金構(gòu)成的“金屬拼布”

為了在嚴(yán)酷環(huán)境下保全機(jī)體，波音公司的工程師不得不放棄傳統(tǒng)的鋁材，轉(zhuǎn)而構(gòu)建了一套由多種超級合金與陶瓷組成的復(fù)雜熱防護(hù)系統(tǒng)。由于許多所需材料從未大規(guī)模生產(chǎn)，甚至無法加工成復(fù)雜的零件形狀，研發(fā)團(tuán)隊還被迫開發(fā)了全新的焊接、鍛造、切割和緊固技術(shù)，以應(yīng)對這些合金“既堅硬又脆弱”的矛盾特性。

主體結(jié)構(gòu)與覆蓋面板：承重空間桁架和大部分覆蓋面板采用了 Rene 41 鎳基超級合金（主要成分含鉻、鈷、鉬、鈦、鋁及鎳）。這種材料雖能承受 980°C 的高溫（曾成功用于“水星計劃”航天艙），但其加工難度極大。
隔熱夾層：在金屬面板之上，鋪設(shè)了一層石英纖維氈，這后來成為了“航天飛機(jī)”（Space Shuttle）熱防護(hù)系統(tǒng)的重要組成部分。在纖維氈最外層，則覆蓋了 D-36 鈮合金。
機(jī)翼前緣與“黑皮膚”：在高達(dá) 1565°C 的機(jī)翼前緣和下部，工程師選用了 TZM 鈦鋯鉬合金。然而，鉬合金在約 1450°C 時會發(fā)生劇烈氧化導(dǎo)致零件熔化。為此，波音耗時兩年研發(fā)出 Disil 特殊涂層，它能顯著增強(qiáng)強(qiáng)度并防止氧化，同時也順便將整架飛機(jī)染成了標(biāo)志性的黑色。由于該涂層是一次性消耗品，極大地增加了維護(hù)成本。
最熱的鼻錐尖端：全機(jī)最熱點預(yù)計達(dá)到 2371°C。設(shè)計者采用了一套極端組合：石墨外殼輔以硅涂層，最外層包裹著鋯基陶瓷瓦。

內(nèi)部環(huán)境與飛行員防護(hù)

除了外部“鐵甲”，內(nèi)部環(huán)境控制同樣精密。飛行員座艙和有效載荷艙必須配備高效冷卻系統(tǒng)，以確保內(nèi)部溫度不超過 45°C。最初設(shè)想在機(jī)身內(nèi)部填充“水墻”以分布熱量的方案因減重需要被部分放棄，僅在最關(guān)鍵的區(qū)域保留了水冷卻層。

此外，為了防止再入過程中的熱變形，航天器的三扇正前方窗口由一次性 D-36 鈮合金防護(hù)罩覆蓋。這意味著飛行員在大部分降落階段只能通過側(cè)窗觀察。盡管如此，測試飛行員在演練中表示，即使防護(hù)罩在馬赫 6 時未能按計劃脫落，僅憑剩下的窗戶也足以完成“盲降”和著陸。

設(shè)計演變與歷史遺產(chǎn)

隨著任務(wù)需求從簡單的單圈繞地演變?yōu)閺?fù)雜的多圈軌道飛行，Dyna-Soar 的設(shè)計經(jīng)歷了頻繁變動。為了賦予其變軌和衛(wèi)星視察能力，設(shè)計者加裝了制動發(fā)動機(jī)，并引入了專用的 Transtage（過渡級） 模塊。在安全性方面，雖因減重放棄了專用救生艙，但在亞音速條件下，彈射座椅仍能為飛行員提供最后的生還希望。此外，一套小型固體火箭動力裝置也確保了運(yùn)載火箭故障時的逃逸能力。

為了驗證這些方案的可靠性，美國空軍在 1960 年代初啟動了 RVX 計劃，通過亞軌道飛行實測多種材料。盡管 Dyna-Soar 最終因成本高昂和任務(wù)目標(biāo)模糊而未能首飛，但這些關(guān)于超級合金、石英纖維、高超音速空氣動力學(xué)以及氣動布局的探索，為后來航天飛機(jī)的成功奠定了堅實的科學(xué)基礎(chǔ)。

配備 Transtage（過渡級）的 Dyna-Soar 模型

從理論上講，Dyna-Soar 是一款單座飛行器，但也曾研究過搭載多達(dá)五名機(jī)組人員的方案。顯然，這是將空天飛機(jī)作為“太空出租車”的一種變體，負(fù)責(zé)將擠在狹窄艙室內(nèi)的宇航員送往軌道站。最有趣的是，由于飛行器體積實在太小，設(shè)計中甚至沒有考慮設(shè)置對接艙門——宇航員必須通過**出艙活動（太空行走）**轉(zhuǎn)移到軌道站。此外，如何確保乘客的安全也是個未知數(shù)。飛行員至少還配備了彈射座椅，以便在大氣層內(nèi)逃生，但乘客該怎么辦則是一個懸而未決的問題。除了彈射座椅，安全保障還依賴于一套自帶的小型固體火箭發(fā)動機(jī)動力裝置，用于在運(yùn)載火箭發(fā)生故障時將空天飛機(jī)帶離危險區(qū)。然而，一旦飛船處于外層空間或處于再入大氣層的等離子體包裹階段，飛行員便無處可逃——為了減輕重量，設(shè)計方放棄了原本打算安置飛行員的專用救生艙。

乘客版 Dyna-Soar 想象圖

該機(jī)型計劃降落在瀝青或混凝土跑道上，或者更有可能降落在鹽盤湖底（例如美國空軍愛德華茲基地所在地）。為此，Dyna-Soar 配備了三點式滑橇起落架。放棄輪式起落架是因為輪胎結(jié)構(gòu)無法承受極高溫度。與此同時，該機(jī)的著陸速度范圍在 148 到 426 公里/小時之間。由于下降軌跡相當(dāng)陡峭，且普遍認(rèn)為該機(jī)的操控將極其困難，因此飛行員配備了大量的電子輔助系統(tǒng)以及一套完整的自動控制系統(tǒng)。

著陸構(gòu)型：可以清晰看到已放下的滑橇式起落架

當(dāng)波音公司（Boeing）正埋頭于空天飛機(jī)的設(shè)計時，馬丁公司（Martin）則負(fù)責(zé)選擇并籌備合適的運(yùn)載火箭。到競標(biāo)結(jié)束時，馬丁公司已經(jīng)準(zhǔn)備好了 “泰坦 I”型（Titan I） 洲際彈道導(dǎo)彈，該導(dǎo)彈于 1959 年 2 月完成了首飛。雖然這款火箭足以將 Dyna-Soar 送入亞軌道飛行彈道，但在起飛載荷能力方面存在顯著限制。

1961 年 1 月，運(yùn)載任務(wù)移交給了動力更強(qiáng)、但當(dāng)時尚未試飛的 “泰坦 II”型（Titan II） 火箭。該火箭于 1962 年 3 月首飛，原本預(yù)計一年后（即 Dyna-Soar 計劃首次試飛時）便能完全進(jìn)入備戰(zhàn)狀態(tài)。

然而，在 1961 年 5 月，波音公司提議縮減研發(fā)計劃，直接放棄亞軌道飛行階段。但隨之而來的問題是：若要直接將空天飛機(jī)送入環(huán)繞地球的軌道，“泰坦 II”型的推力顯然已經(jīng)有些“力不從心”了。

Dyna-Soar 的多種運(yùn)載火箭方案

美國空軍提議對“泰坦 II”（Titan II）進(jìn)行現(xiàn)代化改造，為其增加兩個固體燃料助推器。這一方案最初被命名為 Soltan（由 SOLid TitAN 縮寫而來，意為“固體泰坦”），后來正式定名為 “泰坦 III”（Titan III）。

然而，正當(dāng)空軍與 NASA 推進(jìn)內(nèi)部項目時，美國陸軍彈道導(dǎo)彈局（ABMA）突然“插了一腳”。該機(jī)構(gòu)由沃納·馮·布勞恩領(lǐng)導(dǎo)，其團(tuán)隊當(dāng)時正致力于 “土星 I”（Saturn I） 運(yùn)載火箭的研發(fā)。與 Soltan 相比，“土星 I”擁有更高的起飛載荷能力：在標(biāo)準(zhǔn)配置下，它能將近 10 噸的重物送入近地軌道，而 Soltan 僅為 8 噸。雖然 Soltan 在通過加力改裝后能達(dá)到 9 噸，但“土星 I”顯然更具吸引力。

盡管如此，空軍最終還是設(shè)法保住了自家的火箭作為指定運(yùn)載工具，讓馮·布勞恩靠邊站了。很難說究竟是什么起到了決定性作用——是各軍種之間復(fù)雜的競爭關(guān)系（空軍同時主管著“泰坦”和 Dyna-Soar 項目），是 Soltan 方案相對于“土星 I”更廉價，還是 Soltan 當(dāng)時的技術(shù)成熟度更高。

無論如何，選定的 Soltan 方案必須經(jīng)過進(jìn)一步改進(jìn)，即增加第三級——Transtage（過渡級）。得益于這一改進(jìn)，這種被重新命名為 “泰坦 IIIC”（Titan IIIC） 的新型火箭能夠?qū)?11.3 噸的載荷送入軌道。Transtage 不僅負(fù)責(zé)將空天飛機(jī)精準(zhǔn)推入軌道，還要協(xié)助其進(jìn)行軌道機(jī)動以及最終的離軌減速。

麥克納馬拉的反擊與勝利

Dyna-Soar 的研發(fā)很快便演變成了一場關(guān)于軍事預(yù)算的“陣地戰(zhàn)”，而這款未來機(jī)器在該戰(zhàn)線上的前景遠(yuǎn)非一片藍(lán)天。問題的核心在于：在同一個項目框架下，必須建造兩種差異巨大的飛行器——分別用于試驗飛行和作戰(zhàn)飛行。同時，這兩個型號不僅承擔(dān)著實際應(yīng)用任務(wù)，更首要的是承擔(dān)科研探索任務(wù)。對于一個本質(zhì)上是科研性質(zhì)、前景不明且任務(wù)目標(biāo)表述模糊的項目來說，高昂的成本成為了其致命的弱點。

不僅如此，美國空軍當(dāng)時還在平行推進(jìn)其他載人可重復(fù)使用飛行器的研究，只是概念完全不同。其中之一便是編號為 SAINT 的裝置。它的目標(biāo)定位是衛(wèi)星監(jiān)視器（必要時也是衛(wèi)星殺手），其名稱由此而來：SAtellite INspecTor（衛(wèi)星檢查員）。與 Dyna-Soar 不同，“圣徒”（該縮寫的字面翻譯）采用了所謂的**“升力體”（Lifting Body）設(shè)計——即依靠機(jī)身本身產(chǎn)生升力，而其競爭對手則依靠機(jī)翼。得益于此，它可以節(jié)省重量并增加戰(zhàn)斗載荷。

此外，“恐龍”需要復(fù)雜且昂貴的熱防護(hù)系統(tǒng)，而“圣徒”則可以使用更簡單的燒蝕防熱層**，類似于蘇聯(lián)“東方號”或“聯(lián)盟號”那種經(jīng)典的返回艙。與此同時，SAINT-II 在下降階段同樣可以像我們的主角一樣進(jìn)行機(jī)動（即所謂的“側(cè)向機(jī)動”）。最重要的是，這款“檢查員”利用帶“戰(zhàn)車”（Chariot）上面級的“泰坦-II”火箭就能輕松進(jìn)入軌道。

在價格相當(dāng)?shù)那闆r下，SAINT-II 成為了 Dyna-Soar 的強(qiáng)勁對手。據(jù)估計，在三年內(nèi)（1962-1965年）為競爭對手投入約 4.13 億美元即可使其服役。而當(dāng)時對 Dyna-Soar 的總支出預(yù)估已達(dá) 10 億至 15 億美元?？吹竭@些估值，“恐龍”的支持者們對“圣徒”發(fā)起了猛烈抨擊，提醒空軍高層注意：對手給出的預(yù)算評估和試驗飛行次數(shù)是不切實際的?？哲婎I(lǐng)導(dǎo)層聽取了這些意見，并于 1961 年 10 月下馬了該項目，甚至禁止再使用 SAINT 這個代號。

然而，Dyna-Soar 的苦日子并未因此結(jié)束。同年 11 月，該計劃最終被定性為純粹的科研項目；1962 年 1 月，空軍取消了作戰(zhàn)軌道艦的研制工作，僅保留了試驗型的“半成品”，使其僅能執(zhí)行極小規(guī)模的偵察、衛(wèi)星視察、運(yùn)輸及軌道轟炸任務(wù)。此時，波音已提議并獲空軍批準(zhǔn)放棄亞軌道飛行，這雖然縮短了試驗周期并降低了成本，但也削弱了項目的說服力。

空軍和 NASA 原本指望通過試驗飛行來探明如何將太空用于軍事目的，并推進(jìn)載人航天計劃及驗證空間武器系統(tǒng)。然而，這種“走一步看一步”的策略并不能令國防部滿意。

羅伯特·麥克納馬拉的重壓

美國國防部長羅伯特·麥克納馬拉（Robert McNamara）實際上廢止了美國國會額外撥付的 5.145 億美元，其中 8550 萬美元原定用于 Dyna-Soar 項目。這迫使波音公司不得不動用自有資金繼續(xù)研發(fā)。1962 年 2 月 23 日，麥克納馬拉批準(zhǔn)了 Dyna-Soar 的最終重新定位：該項目現(xiàn)在的唯一目標(biāo)，是驗證載人軌道滑翔機(jī)在大氣層再入階段進(jìn)行機(jī)動的能力，以及在地球指定地點精確降落于跑道的能力。

1962 年，該航天器的全比例模型正式組裝完成并向公眾展示。此外，官方還宣布了已經(jīng)進(jìn)行兩年的宇航員選拔與訓(xùn)練工作。此時，后來成為“登月第一人”的尼爾·阿姆斯特朗（Neil Armstrong）已經(jīng)加入過該梯隊，甚至在那時已經(jīng)退出了。

Dyna-Soar 模型及其宇航員

到 1963 年初，美國國防部決定將 Dyna-Soar 與即將首飛的**“雙子座”**（Gemini）計劃飛船進(jìn)行對比，以確定哪個項目更適合保障軍事力量在太空的存在。同時，NASA 和空軍達(dá)成協(xié)議，允許軍方飛行員搭乘“雙子座”飛船。

很快，結(jié)果顯而易見：“雙子座”計劃擁有壓倒性優(yōu)勢。它允許在長時間飛行中測試軍事系統(tǒng)（而 Dyna-Soar 僅能執(zhí)行幾個軌道的短期任務(wù)），且成本更低、重量更輕，具備軌道機(jī)動能力并能攜帶更大的有效載荷。相比之下，“恐龍”在下降階段的機(jī)動能力、更快的返航速度以及潛在的作戰(zhàn)能力（這還有待證明）等優(yōu)勢，基本上都被抵消了。

Dyna-Soar 最終被設(shè)計為一架重 5055 公斤、尺寸為 10.78 x 6.34 x 2.59 米的小型單座航天器，采用后掠角為 72.48° 的三角翼。它具備改變再入軌跡約 3150 公里的能力，這使其能夠降落在北美洲的任何基地。由于其配備了滑橇式起落架，它甚至可以在未經(jīng)鋪設(shè)、僅經(jīng)過最低限度準(zhǔn)備的場地上著陸。該飛行器位于座艙后方的 75 立方米隔艙內(nèi)可帶回高達(dá) 454 公斤的有效載荷。在軌道任務(wù)期間，Dyna-Soar 將與泰坦 IIIC（Titan IIIC）運(yùn)載火箭的第三級保持連接，使整體總質(zhì)量達(dá)到 12700 公斤。第三級可使用多達(dá) 5700 公斤的高能自燃推進(jìn)劑進(jìn)行軌道機(jī)動，總增量速度（Delta V）達(dá) 2 公里/秒，這為每次任務(wù)提供了極大的軌道選擇范圍。在再入大氣層期間，航天器將使用小型過氧化氫推進(jìn)器（類似于聯(lián)盟號或神舟飛船使用的系統(tǒng)）進(jìn)行調(diào)姿。

雙子座的勝利與“恐龍”的絕響

1962年6月19日，該項目被正式重新命名為 X-20（計劃第一階段為 X-20A），旨在強(qiáng)調(diào)其“實驗性”本質(zhì)。實際上，這更像是一種掩飾手段，用以遮蓋項目進(jìn)度的延遲以及在定義現(xiàn)實目標(biāo)時的困境——畢竟，沒有人會向一個實驗性項目索要具體且扎實的成果。盡管名稱發(fā)生了變更，但在該項目余下的生命周期中，“Dyna-Soar”這一稱號仍頻繁出現(xiàn)在官方文件中。根據(jù)披露，該飛行器在服役后的潛在軍事用途涵蓋了光學(xué)偵察以及電子情報搜集任務(wù)。劃

Dyna-Soar 的運(yùn)載火箭也經(jīng)歷了一場重要的演變。最初，軍方考慮使用“泰坦 I”（Titan I）火箭進(jìn)行多達(dá)14次的亞軌道測試任務(wù)。然而，在1961年1月，選型轉(zhuǎn)向了“泰坦 II”。隨后，受蘇聯(lián)“東方號”（Vostok）載人飛行成功的刺激，美方在1961年底決定取消亞軌道飛行階段，直接改用性能更強(qiáng)的“泰坦 IIIC”進(jìn)行軌道發(fā)射。這一昂貴的火箭開發(fā)計劃于1962年10月15日獲得國會批準(zhǔn)。按照預(yù)案，在完成一系列由 B-52 轟炸機(jī)投放、旨在驗證亞音速空氣動力學(xué)特性的飛行測試后，該計劃將進(jìn)行兩次無人任務(wù)，隨后緊跟八次載人飛行。

盡管波音公司獲得了 3.58 億美元用于繼續(xù)研發(fā)和準(zhǔn)備試飛（包括從改裝的 B-52 轟炸機(jī)上投放原型機(jī)），但該項目的氣數(shù)已盡。關(guān)鍵在于，國防部副部長哈羅德·布朗（Harold Brown）提議創(chuàng)建一個由“雙子座”飛船提供補(bǔ)給的軍事空間站，它幾乎能完成 Dyna-Soar 的所有核心任務(wù)。直到 1963 年底，美國空軍仍在為該項目奔走，提出了各種現(xiàn)代化改裝方案，但這已是垂死掙扎。就在軍方還在試圖通過調(diào)整任務(wù)目標(biāo)來襁褓項目時，國防部拍板了：1963 年 12 月 10 日，麥克納馬拉下令關(guān)停該項目，并將剩余資金撥給其他研發(fā)計劃。

該計劃關(guān)停的主要原因為：任務(wù)目標(biāo)不明確；研發(fā)耗費的時間和資金過于龐大，且無法保證項目成功完成；與膠囊艙式載人飛船（如雙子座）相比，除了在大氣層下降階段擁有更高的機(jī)動性以及搜救成本較低外，并無顯著優(yōu)勢。
—— 瓦季姆·盧卡舍維奇、伊戈爾·阿法納西耶夫，《太空之翼》

按照設(shè)想，軌道飛行任務(wù)將從卡納維拉爾角起飛，將航天器送入傾角約 28 度的軌道。在完成預(yù)定任務(wù)后，飛行器將在太平洋上空再入大氣層，并在發(fā)射后 107 分鐘降落在愛德華茲空軍基地。X-20 的最終著陸速度預(yù)計為 280 公里/小時，在海平面高度僅需 839 米的跑道長度即可完成停機(jī)。其核心控制系統(tǒng)采用了霍尼韋爾（Honeywell）開發(fā)的 MH-96 系統(tǒng)，該系統(tǒng)后來也在著名的 X-15 高超音速試驗機(jī)上得到了應(yīng)用。

1962年在拉斯維加斯向媒體展示的 Dyna-Soar 模型，引起了公眾對這一秘密項目的關(guān)注。遺憾的是，該模型至今未能保存下來。

Titan IIIC 第二級分離后，Dyna-Soar 進(jìn)入軌道的藝術(shù)再現(xiàn)。

Dyna-Soar 在軌道上與 Titan IIIC 第三級對接。

Dyna-Soar 滑行向跑道著陸

X-20 服役版本的可能軍事用途：光學(xué)偵察和電子情報任務(wù)

Titan IIIC 早期設(shè)計中搭載 Dyna-Soar 的藝術(shù)再現(xiàn)。

Dyna-Soar 的發(fā)射器，用于早期開發(fā)階段。

Titan I 應(yīng)該將 X-20 發(fā)射到亞軌道軌跡，隨后這些任務(wù)被取消，轉(zhuǎn)而進(jìn)行軌道任務(wù)。

Titan I 亞軌道任務(wù)中，Dyna-Soar 與第二級分離的藝術(shù)再現(xiàn)。

Titan IIIC 應(yīng)該將 X-20 送入軌道

最早的一次軌道任務(wù)的飛行

雖然一些飛行員曾就 Dyna-Soar 的多個設(shè)計方面為美國空軍提供建議——包括尼爾·阿姆斯特朗（Neil Armstrong）——但官方上該項目的飛行員小組由六人組成：詹姆斯·伍德（James Wood）、亨利·戈登（Henry Gordon）、阿爾伯特·克魯斯（Albert Crews）、威廉·奈特（William Knight）、拉塞爾·羅杰斯（Russell Rogers） 和 米爾頓·湯普森（Milton Thompson）。其中除湯普森外，其他人均為美國空軍飛行員；湯普森當(dāng)時為 NASA 工作。

Dyna-Soar 壓力服原型。

Dyna-Soar 項目最終耗資約 4.1 億美元，雖然項目本身只留下了一個全尺寸模型，許多已研制出的系統(tǒng)最終被報廢，但這些投入并非毫無價值。首先，美國因此獲得了一款極其優(yōu)秀的運(yùn)載火箭——泰坦 III（Titan III）；其次，從 Dyna-Soar 項目中積累的大量技術(shù)成果，在后續(xù)的升力體機(jī)身研究以及后來**航天飛機(jī)（Space Shuttle）**的研發(fā)中發(fā)揮了巨大作用，尤其是在熱防護(hù)系統(tǒng)和高超音速空氣動力學(xué)領(lǐng)域。因此，盡管結(jié)局并不輝煌，Dyna-Soar 依然在航天史冊上留下了屬于自己的名字。

然而，1963年12月10日，在已經(jīng)投入約 4.3 億至 6.6 億美元之后，國防部長羅伯特·麥克納馬拉（Robert McNamara） 正式取消了 Dyna-Soar 項目。取消時距離首個可操作樣機(jī)的組裝僅有一個月，距離從 B-52 發(fā)動的首次大氣層試飛也只有八個月，原計劃首發(fā)發(fā)射定于1966年進(jìn)行。

Dyna-Soar 的多個系統(tǒng)后來被用于 X-15 火箭飛機(jī)。美國空軍繼續(xù)推動升力體技術(shù)的研究，使得 Prime、ASSET、X-23 和 X-24 等項目得以順利開展。在蘇聯(lián)，美國空軍對 Dyna-Soar 的堅定投入也促成了 Spiral 項目 的發(fā)展，這個項目在某種程度上比美國對應(yīng)計劃更為雄心勃勃。盡管 Spiral 最終也被取消，但其發(fā)展階段超過了 X-20，并曾使用 MiG-105 原型機(jī) 進(jìn)行大氣層試驗。

對于許多美國人來說，麥克納馬拉取消 Dyna-Soar 幾乎被視為背叛，因為如果項目繼續(xù)，美國本可以在60年代中期擁有可重復(fù)使用的航天器，比航天飛機(jī)早十五年實現(xiàn)。然而，X-20 的支持者往往忽略了項目本身存在的巨大延誤和超支問題。即便沒有被取消，也沒有客觀證據(jù)表明 Dyna-Soar 能在1965或1966年準(zhǔn)備就緒。

此外，該項目面臨的最大問題在于 內(nèi)部競爭——Blue Gemini 和 MOL 項目幾乎可以以更低成本完成 Dyna-Soar 所能執(zhí)行的任務(wù)。1963年已很明顯，航天艙在短期內(nèi)比航天飛機(jī)更便宜、更可靠。在某種意義上，Dyna-Soar 與其說是超前時代的項目，不如說是航天幻想的最后余波——將空間征服視作航空成就的邏輯延伸。項目失敗的根本原因在于，美國空軍堅持擁有一架小型有人航天飛機(jī)，而當(dāng)時并沒有證據(jù)顯示這種系統(tǒng)真正必要。無人間諜衛(wèi)星、洲際導(dǎo)彈或航天艙都能以更高效、更低成本完成 Dyna-Soar 的任務(wù)。

十年后，軍方再次與 NASA 合作開發(fā)另一種可重復(fù)使用飛行器，規(guī)模與雄心更為宏偉——航天飛機(jī)（Space Shuttle）。