《科技新时代》：美国将举行火箭飞机竞速赛
X大奖的创建者又带来了另一个激动人心的创意:让火箭动力飞机在空中竞相狂飙。这个的
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全新的比赛联盟能从Nascar赛车那儿抢到一点风头吗?
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文/MICHAEL BELFIORE 图/NICK KALOTERAKIS
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发出的咆哮声有点像是喷气发动机—但不是在公务舱中听到的那种一成不变的低吟,而
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是真正震耳欲聋的轰鸣。单薄的飞机外形与这种声音相比似乎很不协调,就像是一辆两厢大众小车
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配上了集装箱货柜车那吓人的气喇叭。喷着耀眼的烈焰,它从美国新墨西哥州Las Cruces机场的跑
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道上一跃而起,开始陡直地爬升,然后从围栏外的人群头顶呼啸着掠过,一眨眼就在10月的天空中缩
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成了一个小黑点。轰鸣声先是减小,然后忽然完全消失了。随后，这架名为EZ-Rocket的飞机在空中
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轻快地转了个弯,又朝观众的方向飞了回来。驾驶这架飞机的里克·西尔弗斯是美国空军的试飞员
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,还曾经在航天飞机上担任过指令长。他驾驶着飞机静悄悄地从空中滑翔而来,随后再次点燃了飞机
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尾部的两台异丙醇发动机。飞机向左侧倾斜转弯,以将近260千米/小时的速度高高地转了一个S弯,转
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到与跑道平行的方向上来,晃悠悠地向地面欢呼的人群喷射出微弱的蓝色火焰。这些人来到这里是为
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了参加第一届年度商用飞船博览会—2005年度“X大奖杯”,同时也是为了亲眼目睹新一代火箭飞行器
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的庐山真面目,而他们最终没有失望。不过玩得最高兴的还要数西尔弗斯。“听我说,这东西简直爽到家了!”着陆后他欢呼雀跃着说。
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如果一切顺利的话,很快就将有10架这样的
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火箭飞机—但还要更大、更快,并能喷射出3米多长的橙黄色火焰—在全长3.2千米、高1500米的空中赛
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道上狂飙,竞争200万美元的冠军奖金。这正是太空企业家彼得·迪亚曼蒂斯和曾是印地赛车联盟(IRL)
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老板之一的格兰杰·怀特洛在2005年共同创建“火箭比赛联盟(RRL)”时的想法,因为他们认为让汽车绕
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着椭圆形的平面赛道绕圈的比赛方式已经太过时了。按照火箭比赛联盟的计划,在2006年10月的X大奖杯
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集会上,称为X-Racer的、更大也更猛的火箭飞机将第一次进行比赛;而到了2007年,将有最多10架这样的
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飞机在美国各地展开巡回赛,争夺2007年度的X大奖杯冠军。
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迪亚曼蒂斯和怀特洛希望他们的比赛联盟能够吸引到像Nascar和印地车赛一样多的现场和电视观众
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,比赛将通过主要电视网络直播,还将得到顶尖大公司的赞助。当然,这需要投入数百万美元的初期启动
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资金、要吸引愿意在每架X-Racer上花将近100万美元的赛队老板、要建造飞机,还有—可能是最困难的
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—要吸引运动迷将钱花在这样一项全新的、需要他们关注的联盟赛事上。无论从任何角度来看,这都是
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一个很难完成的任务。
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不过,迪亚曼蒂斯的一生中已经将无数的不可能变成了可能。他为第一艘私人太空船设立的1000万
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美元的X大奖,已经成功地帮助太空旅行从政府行为进入到了私人领域。现在,他想要让太空飞行变成一
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般人也能负担得起的消遣。“我是众多从小就热爱太空、却总感觉航天遥不可及、与己无关的美国人中
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的一个。”对迪亚曼蒂斯来说,火箭飞机比赛联盟只是通向其更崇高目标道路上的一个中间环节—借助这项体育赛事让火箭飞机进入寻常百姓家。
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起跳
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为了启动这项大胆的计划,迪亚曼蒂斯找到了怀特洛,一个风险投资家兼赛车行家。他和迪亚曼蒂斯
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在2000年结为好友,当时迪亚曼蒂斯加入了一个由怀特洛发起成立的科技智囊团TrendSphere。在那之后不
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久,怀特洛带着迪亚曼蒂斯参加了他生平第一次汽车赛—印地500,就在那个晚上,他们俩在融洽的讨论中勾
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勒出了有关火箭飞机比赛的最初想法。在2004年伯特·鲁坦凭借其“太空船1号”赢得X大奖之后,迪亚曼蒂
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斯正式设立了X大奖杯,开始和怀特洛一起认真着手启动火箭比赛联盟。
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他们面临的挑战众多—要创立一个新的比赛联盟，要创立一种前所未有的比赛方式,这可是百年一遇的
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难题。他们需要为飞行器开发出安全、可靠的火箭技术,为所谓的“空中赛道”建立真正有竞争性的赛制,还
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要努力取悦大众和赞助商,让他们在这上面花钱。
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而在这所有的事情中,首当其冲的还是要先造出些火箭飞机。幸运的是,他们已经有了一个好的开始,那就
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是由XCOR航空航天公司建造的火箭动力飞机。这家设在美国加利福尼亚州莫哈韦沙漠(鲁坦的比例复合公司也
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在那里)的公司一直在研究自己的亚轨道飞行器,而且已经成功为鲁坦设计的一架自制飞机Long-EZ加装上了火箭
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发动机,用作自己的技术验证机,它被命名为EZ-Rocket。只要在这架飞行器的基础上加装一台动力更强、工作
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时间更长的火箭发动机,换上能够喷射出明亮橙黄色火焰的煤油燃料,再为它赋予在比赛中途快速重新加装燃料
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的能力,最后升级先进的GPS比赛导航系统,就能让它成为一架在空中狂飙的印地赛车、一架货真价实的X-Racer。
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迪亚曼蒂斯和怀特洛将XCOR公司拉进了他们的这次新冒险中,并雇用了该公司的试飞员西尔弗斯作为首席
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飞行员。这个团队决定采用由佛罗里达州的小生产商Velocity Aircraft生产的一种以Long-EZ为基础的飞机作
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为X-Racer的基础结构。Velocity公司生产的这种飞机比基本型的Long-EZ要大些,而且将螺旋桨推进器从原来的
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机头位置移到了尾部。只要将其发动机和螺旋桨换成一台火箭发动机,就能变成一架完美的X-Racer。
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剩下的问题是,XCOR的工程师们并不知道是否可能造出一架可靠的火箭飞机。“恐怕我们遇到了一个物理
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学难题。”XCOR公司的总裁杰夫·格里森坦承说。具体地说,在总共只有1个小时的比赛中,要为火箭飞机加注4次或者
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更多次的燃料,他们怀疑如此快速地为一台火箭飞机重新补充燃料是根本不可能的。火箭比赛联盟的成功与否很大程
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度上取决于X-Racer的着陆和进站,就像那些有4个轮子赛车一样。迪亚曼蒂斯和怀特洛认为X-Racer每次进站的时间应
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该控制在10分钟以内,理想情况下,应该不超过5分钟。如果格里森听到这些,肯定会放声大笑的:正常情况下EZ-Rocke
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t在两次飞行之间至少需要两三个小时的准备时间,其中仅仅是加注液氧就要花去1个小时到45分钟的时间,而液氧是火
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箭燃料燃烧时必不可少的氧化剂。
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XCOR公司的首席工程师丹·迪龙和他的小组考虑加注液氧的问题已经有好几年了。他们将快速补充燃料看成是降
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低太空船运营成本的一个关键环节,这也是大多数太空企业家的目标,而他们已经考虑过很多可能的解决方案。X-Race
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r飞机进站补充燃料的方式多少帮了些忙,因为燃料罐已经得到了原先填充的液氧的充分冷却—向容器中装添液氧之类
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的低温液体要比加注其他液体花费更长的时间,因为最先接触到容器内壁
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的液体会像热锅中的水一样滚沸—但要减少注入时间,XCOR计划的其他部分还要研制出一种全新的专用设备灌满飞机的
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燃料罐。
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2005年10月,XCOR的工程师在该公司位于莫哈韦的机场机库外的停机坪上,用一个备用的EZ-Rocket燃料罐进行了试
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验。他们向里面注入113.5千克重的液氧只用了50秒的时间。据格里森所知,这样的速度还是史无前例的。
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X-Racer对燃料的更多需求带来了另一个挑战—在压力下传送燃料。由于Velocity公司的飞机本来没有设计增压油
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箱,X-Racer的火箭发动机就需要强制循环输送燃料。强制循环火箭通常需要采用高速涡轮泵,以类似加压油箱的速度来
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强制压入煤油,但每个涡轮泵就要花费100万美元,显然已经超出了可供考虑的范围。于是,XCOR公司另辟蹊径,试验了一
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种全新的往复活塞泵。它要比涡轮泵更简单、成本也更低,能像给自行车轮胎充气的打气筒一样喷射出燃料。迪龙和他
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的小组设计了一种压力累积器,能够在一个单独的气缸中累积压力,然后以稳定的压力和流量将其供给发动机。迪龙和他
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的工程师们最近在XCOR的车间中,成功地在一个长椅上安装了活塞泵,并用水代替燃料进行了试验。
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整个系统工作得非常好。在解决了这两个最大的工程学难题后,格里森现在对成功建造出火箭比赛联盟所需的火箭
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飞机信心十足,而迪亚曼蒂斯和怀特洛自然更是成竹在胸了。
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刺激的飞行
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下一个问题就是该如何让比赛更具竞争性,让飞行员和观众都兴奋起来—没人愿意看到一群飞
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机轰鸣着在空中兜圈,飞上15分钟再同时撞线。
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答案就是顺序出发方式—飞行员每两个一对,间隔几分钟起飞。他们将竞争看谁用的总时间更短,同时还要用
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机动动作尽可能地延缓对手的比赛时间。最初的火箭比赛联盟赛计划有10架X-Racer参赛,在比赛进行中,始终都有
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飞机在点火、起飞、爬升、或者以最高370千米/小时的速度在高过载下盘旋转弯。每架飞机8000牛推力的火箭发动
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机只要4分钟就能烧尽燃料箱中的所有燃料,在总共1小时的赛程中至少需要着陆进站4次,每次着陆加注燃料之后最多能
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飞15分钟。飞行员需要尽可能地通过滑翔来延长飞行时间,并尽可能地保存火箭动力—每次点火只维持5～30秒之间—以便在关键时刻超越对手。
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控制好飞机的动力,西尔弗斯说,将会是比赛战略中的重中之重。但在4分钟的点火时间中,飞机的高推重比将带给它
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像F-15战斗机一样的加速表现,这无疑会让飞行员兴奋起来。
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西尔弗斯和他在火箭联盟的同事、世界级特技飞行员肖恩·塔克将帮助挑选出这些飞行员。按照火箭比赛联盟事业
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发展经理迈克尔·D·安杰罗的说法,想找到合适的人选并不是问题,“很多人都在向我们打听情况,其中包括退役的战斗
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机飞行员、航天员、特技飞行员和偶尔驾驶喷气机的赛车手。”
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会吸引人吗
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也许火箭比赛联盟已经拥有了技术、工程学天才、经济后盾(来自怀特洛、迪亚曼蒂斯和其他合伙人),以及其他这项
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冒险计划所需的要素。但火箭飞机最终真能顺利升空吗?
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怀特洛和迪亚曼蒂斯坚持认为火箭比赛与赛车之间的共同点更多,而不像是那些更冷门的航空比赛,比如一年一度的R
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eno Air Races,它们更像是只属于一小撮人的体育活动。他们计划像印地赛车和Nascar一样将所有的参赛队伍都放到同
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一条起跑线上,任何一个掏得起钱(每支队伍每年大概需要100万美元)、且能够满足火箭比赛联盟标准的人都能参与其中
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。当然,他们还要试着去吸引公司赞助商。
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汽车比赛得以成为主流产业依靠的是数百万的赛车迷,而火箭比赛联盟要做的就是将这些人吸引过来,但这也可能成为
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火箭比赛联盟发展的最大障碍。“所有的汽车赛事都在竭尽全力地强化人与车的关系,因为观众们自己会开车,所
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以才会喜欢比赛。”印地赛车联盟的执行副总裁弗雷德·内申说,“每个人都能以某种方式感觉到‘
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我也能行’。”尽管很少有车迷能够真正在车赛中取得成功,但问题的关键在于,他们能够想像自己正坐在驾驶席上,从而更加身临其境
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地感受比赛的精彩和刺激。但对于火箭比赛来说,这就要困难得多,因为大多数人都不会开飞机。内申说:“赛车运动
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能够吸引人,部分是因为车手所面临的风险。你能清楚地感受到赛手面临的风险,因为你能亲眼看到危险的接近。在印地比赛中,这危险就在车轮之间。但以我的想象,对于火箭或者
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飞机来说,真正迫在眉睫的风险恐怕是别人很难发现的。”
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这种不同正是火箭比赛联盟所要面临的最大挑战。就像方兴未艾的商业太空旅游业一样,火箭比赛也是富于想象的
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人在实现自己梦想的过程中创造出来的。能够将腰缠万贯的太空梦想家送入太空的旅行飞船,比如比例复合公司计划为
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维珍银河公司制造的那些飞船拥有取得成功的潜力;但并不能真正进入太
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空的火箭比赛飞行器,却可能要面对一个更加困难的挑战,因为它不得不面对的将是也许并不如此关心太空的、更广泛
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的观众。当然,这项赛事最终能否取得成功,还要经过实践的检验,而我们现在所能做的,就是等待着火箭飞机比赛点火时刻的到来。
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看到隐形赛道
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火箭比赛的组织者求助于先进的导航和计算机技术来保证这项运动的高速、安全和互动性。
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相对而言,在画着清晰标志线的沥青赛道上完成比赛要容易得多,但当将赛道升到天上时该怎么办呢?飞行员
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们该如何知道要向哪里飞呢?观众们又该如何跟上比赛的进程呢?
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火箭飞机比赛中的飞行员将会跟着投射在平视显示器上的虚拟赛道飞行[1]。为了避免发生碰撞,他们必须
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从GPS导航系统精确标明的航道中飞过。
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赛会希望通过在摄像机视角中加入虚拟赛道来提高电视机前的观众、或者在大屏幕上看比赛的现场观众
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的兴奋感。现场观众还能使用手持终端观看座舱中和飞机外面的摄像机拍下的景象[2],并能查看他们所支持的队伍的各项状态数据。
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那些不甘心只让飞行员独享飞行乐趣的人,还能在火箭比赛的电子游戏中找到更多的刺激,这些游戏目前已
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经在开发之中,其中也加入了仿真的航道导航系统[3]。游戏本身也将提供比赛功能,玩家可以相互竞争比赛的
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冠军,取胜者还能利用从现场比赛中传来的实时数据与真正驾驶X-Racer比赛的飞行员一争高下。
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