擁有世界最大飛機的同溫層發射公司為什么將業務轉到高超音速試驗支持上來？

去年6月，在已故微軟聯合創始人保羅·艾倫（Paul Allen）去世后一直在縮減“同溫層發射（Stratolaunch）”公司活動的“火神（Vulcan）”控股公司將前者以4億美元的價格掛牌出售，其中包括了2019年剛剛試飛成功的世界上最大飛機——Roc飛機。要知道，光這架飛機的研制和開發成本至少就要2億美元。接著在去年10月份，有報道稱，“火神”公司已經將“同溫層發射”出售給了一個匿名買家。現在我們知道，該匿名買家是美國的“地獄犬（Cerberus）”資本管理公司。而“火神”公司和“地獄犬”公司都沒有透露最終的成交價格。

圖一 完成首飛，順利降落的世界最大飛機Roc空中發射平臺

“同溫層發射”公司的所有權更新肯定會造成公司發展方向的變更。與保羅·艾倫的太空夢不同，“地獄犬”公司及其億萬富翁老板史蒂夫·芬伯格（Steve Feinberg）長久以來都以其唯利是圖的有爭議性形象而著名。

圖二 “地獄犬”公司的億萬富翁老板史蒂夫·芬伯格

“地獄犬”資本管理公司是一家私募股權公司，專注于收購遭受嚴重財務壓力而“陷入困境”的或完全破產的實體，期望對它們進行重組后，通過出售或重新上市獲利。在過去的20年中，芬伯格的公司直接或通過子公司收購了美國國防承包商DynCorp國際公司，槍械制造商雷明頓（Remington）武器公司和大毒蛇（Bushmaster）武器公司等企業。

稀星天外注：芬伯格本人與美國現任總統及其政府有著密切的聯系。自2018年5月以來，他一直擔任總統情報咨詢委員會主席。

“同溫層發射”的總裁兼首席執行官吉恩·弗洛伊德（Jean Floyd）于2019年12月早些時候宣布了換了新東家后的公司的新使命。公司之后的主要業務將從空中火箭發射服務轉向提供高超音速測試支持服務。近年來商業航天發射市場的競爭者越來越多。雖然“同溫層發射”公司的目標市場與SpaceX等傳統太空發射公司不同，但其他公司，例如維珍軌道（Virgin Orbit）公司，也在積極探索兩級入軌的空中發射概念。這可能是促使“同溫層發射”公司新管理層放棄太空發射業務，轉向高超音速試驗支持的原因之一。

一份研究報告顯示，早在一年多前，“同溫層發射”公司就開始探索在作為空中發射平臺之外，如何將Roc作為發射高超音速研究飛行器的平臺。隨著公司的新方向轉到了高超音速測試服務上來，之前的研究工作變得尤為重要和有價值。

圖三 Hyper-Z的藝術家渲染圖

2018年9月，在美國航空航天學會的國際空天飛機和高超音速系統與技術會議上，“同溫層發射”高超音速部門的資深技術研究員斯蒂芬·科達（Stephen Corda）、主任工程師柯蒂斯·隆戈（Curtis Longo）和公司的工程副總裁扎卡里·克雷沃（Zachary Krevor）共同介紹了Roc空中發射平臺在高超音速測試中的潛力。

科達、隆戈和克雷沃在一篇論文中寫道，“同溫層發射”正在研究的各種空射運載火箭配置都必須在超音速飛行狀態下運行。這些空射運載工具與在大氣層中加速到高超音速或以高超音速巡航的運載工具需要許多共有的技術。當時，他們透露公司至少在研制兩種高超音速飛行器，即Hyper-A和Hyper-Z。

Hyper-A是他們在論文中描述的兩種設計中的較小者，它的長度剛好超過8.53米，翼展不到3.5米，最大發射重量約為2722千克。“同溫層發射”公司的說明指出它的最高速度大于6馬赫。

圖四 Hyper-A的簡單結構圖，以及它和NASA X-43A技術驗證機和X-15火箭高超音速試驗機的參數比較

稀星天外注：業界對于高超聲速的定義是高于5馬赫的速度。

更大一點的Hyper-Z計劃擁有超過10馬赫的最高速度。它在尺寸和重量上也會大得多：長25.45米，翼展為9.9米。 它的最大發射重量約為29.45噸，幾乎是上世紀60年代美國空軍和NASA用于研究高超音速飛行的北美飛機制造公司的X-15火箭動力試驗飛機的兩倍。

圖五 Hyper-Z的結構簡圖

圖六 Hyper-Z的三視圖和主要性能參數

根據現有的資料，這兩種設計都是無人駕駛的，并由“同溫層發射”公司正在開發的液體燃料火箭發動機提供動力。Hyper-A和Hyper-Z都將是可回收和可重復使用的，可以根據飛行路線自動飛行，然后像常規飛機一樣在指定地點降落。“同溫層發射”還聲稱，Hyper-A可以直接從地面發射，而無需由Roc帶到高空發射。但是，它沒有解釋這到底是如何實現的。

除了有關Hyper-A和Hyper-Z高超音速試驗機的數據外，“同溫層發射”還提供了關于Roc空中發射飛機自身性能和能力的最新信息。該飛機的最大起飛總重量接近590噸，可以在位于連接兩個獨立機身的中央機翼下方的主掛架塔架上攜帶單個有效載荷。該有效載荷的最大重量可以達到226.8噸。

圖七 這張圖通過和其他飛機（塞斯納172、SR-71“黑鳥”、C-5“銀河”運輸機）或物體（藍鯨、土星五號火箭，汽車，以及人）比較，讓大家對Roc空中發射平臺的尺寸有個直觀的感受

圖八 這張圖顯示了Roc飛機中央機翼下方巨大的空間可以容納重達兩百多噸的有效載荷

即使達到最大起飛重量，Roc的航程仍然可以達到1852公里（1000海里）。一個典型的飛行過程包括飛到指定的發射空域，然后爬升到所需的高度并達到所需的發射速度，最后向上拉升發射有效載荷。根據“同溫層發射”公司的文檔，當Roc用于空中發射任務時，典型的發射參數是在9144米（30000英尺）高度以0.63馬赫的速度飛行。

從空中發射后，飛行器會自行點火升入近地軌道，執行其任務，例如釋放一顆小型衛星。這整個過程通常被稱為“兩級入軌”。部署Hyper-A或Hyper-Z高超音速測試飛行器的過程大致相同，但它們將始終保持在大氣中飛行。

圖九 Roc空中發射平臺的典型空中發射任務順序

圖十 Rock空中發射平臺發射近地軌道飛行器和高超音速飛行器的不同飛行包線

圖十一 Hyper-Z最大速度下的任務路徑

圖十二 Hyper-Z最大高度下的任務路徑

圖十三 Hyper-A空中發射和地面發射，兩種不同發射方式下的任務路徑

高超音速測試飛機具有多種應用場景。它可以用作試驗新型高速沖壓發動機的平臺，或者攜帶小型飛行器或超音速武器的模型，以查看它們在超過5馬赫的速度飛行時是如何表現的。用可重復平臺來探索新材料或子系統在高速飛行產生的高熱量下的表現，也很有價值。

其他有效載荷可能包括在測試過程中收集有價值信息的遙感記錄儀和其他傳感器，以及將信息近實時地傳輸給地面人員的數據鏈路。“同溫層發射”公司描述了在Hyper-A和Hyper-Z上攜帶裝有“研究電子設備，系統”的模塊化任務艙的可能性。

圖十四 這個表顯示了研發高超音速飛行器和空中發射火箭所要進行的測試點，可以看到很多都是重復的

目前尚不清楚“同溫層發射”公司是否還在進行Hyper-A或Hyper-Z的實際開發工作。因為上述Hyper-A和Hyper-Z項目啟動于新東家接手“同溫層發射”公司之前。而在2019年1月，就在該公司的工程師發表如何利用Roc空中發射平臺進行超音速測試潛力的論文三個月后，該公司宣布將停止其整個專有空中發射太空運載工具系列的工作，包括“黑冰（Black Ice）”可重復使用的空天飛機。目前尚不清楚這是否也影響到了上述兩個高超音速研究飛行器的工作。

但是基于“同溫層發射”新東家新的公司發展方向——高超音速測試服務，即使Hyper-A和Hyper-Z項目之前被取消，該公司現在也應該已經恢復了它們，或者正在考慮恢復它們。退一萬步，即使沒有計劃制造這兩種測試飛行器中的任何一種，這兩個研究項目之前的努力和成果，對于該公司從2019年12月開始，將業務重點轉移到提供高超音速測試服務上也將是非常有價值的。

圖十五 不知道什么時候拍攝的Hyper-Z風洞模型

無論如何，“同溫層發射”公司顯然對于進入高超音速研究和開發領域充滿興趣。畢竟隨著美國軍方對該領域的興趣大增，近年來高超音速的研究和開發領域蓬勃發展、方興未艾。這一趨勢甚至早在保羅·艾倫逝世以及該公司被轉手之前就已經出現。

當然，這并不是說“同溫層發射”和Roc空中發射平臺飛機不會繼續關注空中發射目的。長期以來，美國對二級入軌都抱有很大的興趣。美國政府希望建立一種靈活的，快速反應的近地軌道飛行器發射方式，能夠在其太空資產遭到干擾、無效和損毀的情況下，迅速發射替代航天器。

圖十六 “同溫層發射”公司之前的全系列載荷一覽，現在哪些繼續、哪些停止不得而知

總而言之，稀星天外認為“同溫層發射”的未來還是相當光明的，只是它在多大程度上能夠繼續已故保羅·艾倫的最初夢想，就不好說了。