怎样才算太快

（文 / 王星）

X-43A超高音速试验机 

B-52携带X-43A进行试飞  

飞越太平洋上空的B-52与X-43A  

1947年10月的一个星期二，一个隐瞒了自己有两根肋骨骨折的试飞员钻进了一架外型近似子弹的实验用冲压发动机飞机里，随后他以突破音障的飞行速度把自己的名字载入了史册。

他的名字是查克·耶格尔(Chuck Yeager)。耶格尔当年的记录超过了音速，即每小时1190公里(1马赫)，这是当时人类达到的顶峰速度。喷气时代的到来诱使更多的人幻想以更高的速度进行空中旅行。1986年，当时的美国总统里根甚至宣布：在不久的未来，我们将能够以每小时5310公里的速度横贯天空；到那时，从华盛顿到日本的常规商务飞行的时间将由现在的18个小时缩短到近两个小时。目前的现实情况则是：速度最快的军用喷气引擎达到的最高速度不过每小时3218公里。

2000年7月，法国“协和”超音速飞机在巴黎失事，113人遇难。事隔一个月后，英国《星期日时报》便登出报道：虽然“协和”号将于2007年正式退役，但研制取代“协和”号的新一代环保型超音速客机的计划已经开始实施。投入这一研究项目的有法国航空公司、英国航空公司与德国DASA公司。新一代超音速客机的载客量将比“协和”号增加一倍，达到250人，同时在最高速度保持在2马赫的前提下把飞行距离延长至10058公里。

极限速度的诱惑是永恒的，尤其是当比超音速更具吸引力的高超音速(超过音速五倍以上)有可能实现时。2001年4月28日，一架B-52携带着一架试验机出现在美国加利福尼亚德莱登飞行研究中心的机场上。B-52携带的是装载在飞马座(Pegasus)空射型运载火箭上的X-43A高超音速试验机，它们用了两个小时穿越太平洋导弹测试区，顺利返回德莱登飞行研究中心。4月28日的这次实验实际上是在为X-43A定于今年5月中旬进行的“自由飞行”实验做准备。“自由飞行”实验进行时，试验机和飞马座火箭将由一架B-52飞机携带到高空投放，凭借飞马座火箭的推进升至30.5公里高空后，试验机离开火箭，在7马赫的速度下对氢燃料超燃冲压发动机的点火和工作情况进行验证。假如此次实验成功，X-43A将于今年12月份进行第二次7马赫试飞。这两次试验取得的数据将和使用同一发动机在同样速度下进行的风洞试验进行对比。X-43A的第三次试飞预计于2002年9月进行，其时它的速度将提高到10马赫。如果一系列实验都取得成功，X-43A将成为世界上第一架不完全靠火箭发动机助推达到5马赫以上的高超音速飞机。不过，所谓的“成功”的标准其实也不算高：只要试验机在落到海面之前能够保证发动机工作时间超过5秒即可。由于超音速燃烧必须在燃料被引入发动机的一瞬间开始，为了确保点火成功，X-43A的发动机中将喷注自燃性的氢-硅烷混合物。

X-43实际上是美国航天局(NASA)的“高超-X(Hyper-X)”计划的一部分。以研究速度超过5马赫的飞机为目标的高超音速技术的研究历时已久。早在20世纪60年代，美国等国就曾在这方面做过努力。实现高超音速的一个重要技术环节是超音速燃烧冲压喷气发动机(简称“超燃冲压发动机”)的研制。60年代高超音速项目的夭折都是因为超燃冲压发动机的技术难度过大。1986年，美国开始了X-30国家空天飞机(NASP)计划。X-30主要用于验证单级入轨(SSTO)空天飞机的设计及这种空天飞机所需的氢燃料超燃冲压发动机和高温材料的技术性能。8年努力后，X-30计划于1994年被迫中止。当时该项目的预算已经上涨到了开始时的三倍，达100多亿美元，X-30的首次试飞时间也推迟至21世纪。X-30项目中止后，美国航天局和美国空军分别实施了各自的氢燃料和烃燃料超燃冲压发动机技术验证计划。与美国航天局的“高超-X”计划相呼应的是美国空军曾被称为高超技术(HyTECH)、最近又更名为高超装置(HySET)的计划。这两项计划所开发的技术据信将用于从速度为8马赫的导弹到速度达25马赫的航天飞机的各种高超音速飞行器中。其中高超音速导弹预计在2010年问世，而高超音速航天飞机则在2025年之后才有可能投入使用。

法国在火箭发动机技术领域向来居于领先地位，而且已经拥有了使用冲压发动机的空中发射巡航核弹头导弹ASMP。ASMP目前的速度可以达到3.5马赫。法国航空局现在正在投资进行速度超过5马赫的空中发射战略导弹的研究。自1995年起，法国航空局与莫斯科航空学院联合研制了速度在2马赫到12马赫之间的几何形状可变的超燃冲压发动机。目前这台发动机已经交付到法国宇航马特拉公司设在布尔日的试验中心。在德国，戴姆勒-奔驰的空中导弹分部LFK据信也正在对一种速度在2.5马赫到4马赫之间的空中发射高杀伤力导弹——ASS 500进行风洞试验。ASS 500预计于2015年问世。20世纪90年代，俄罗斯开始将氢燃料冲压/超燃冲压发动机用于5马赫到7马赫的民用航空项目、单级入轨航天飞机与新一代高超音速巡航导弹项目中。1991年11月，俄罗斯曾经在哈萨克斯坦一处军事基地里利用一枚废弃的地对空导弹进行了冲压/超燃冲压发动机飞行实验。据报道，导弹飞行了130秒，速度达到了8马赫。

如果说高超音速的飞行器与武器距离日常生活太遥远，一辆超音速汽车或许是我们在地面上体验速度感的最直接工具。VROOM就是一辆时速1228公里的超音速汽车。它使用两台Rolls Royce喷射发动机，车身使用铝、钢、钛与玻璃纤维等材料，全部零件用特制的环氧树脂黏结，以保护它不至于在高速运行时因高温与震动四分五裂。

对速度的追求的极致应当是光速。如果有超越光速的方法，这也许会成为迄今为止最激动人心的消息。2001年4月，《新科学家》杂志报道：剑桥大学的侯尚·阿达凡(Houshang Ardavan)宣布从宇宙里的脉冲星发现了比光速更快的无线电波。此后不久，包括阿达凡的儿子在内的一组牛津物理学家宣布将建造一个“超光速”能源基地。消息传出后，许多物理学家对此斥之为“浪费时间”。不过，假如那些物理学家判断错误而在牛津进行的实验成功，阿达凡的超光速传递装置显然将改变从科学探测器到日用手机在内的许多器具的未来。

法国“协和”飞机失事后，德国《明镜》周刊曾经以《多快才算太快？》为标题进行了报道。在《没门》这本1987年出版的探讨各种极限的书中，作者在有关速度的一段里表示穿越银河系是人类高速旅行的极限：“如果他们运动的速度是光速的99.9%，整个旅行仅用了2262年；如果相对论能给人一些安慰的话，那就想想对呆在家里的人来说时间已经过去了160000年。”其实，早在耶格尔做出突破音障的壮举之前，英国的科幻小说家威尔斯已经在他那篇著名的《时间机器》里预言了超越光速后看到的景象。当威尔斯的主人公经历一番历险、回到现实世界的速度中后，他以这样一段话作为结束：“不，我没法指望你们相信我的话。就把它当作谎话或者预言；说这是我在车间里做的梦吧，就认为我一直在思考我们人类的命运，最终捏造了这件事吧……把它当作一个故事，你们认为如何？” 试验机超燃冲压发动机马赫高超音速飞行器导弹高超音速武器