本文最初发布于 The Drive。
当这架航天飞机在 2011 年 7 月 21 日的起落架触及跑道时，它标志着航天飞机时代的终结。航天飞机项目本身就是一项了不起的成就，它是乐观的后阿波罗时代的产物。然而，资金问题、高昂的维护成本和设计限制最终将其变成了一个从未真正发挥全部潜力的臃肿项目。但看看它的早期概念，你就会发现这个项目原本的设想比它实际达到的高度还要高。
在第一架航天飞机起飞前近十年，航空巨头洛克威尔公司——受到 NASA 传奇工程巨匠马克西姆·法盖特的启发——绘制了令人惊叹的设计草图，设想了一种能够像飞机一样着陆地球的时尚航天飞机轨道器，以及一种同样可以回收的庞大助推器。洛克威尔认为，这将使成本保持较低水平，同时还能保持相当大的能力。他们生成了大量数据——以及精美的概念图像——来说服 NASA 这个雄心勃勃的计划具有价值。
这些概念并不像其他航天飞机设计尝试那样奇特——想想克莱斯勒的单级入轨巨无霸。如果技术再进步一点，并且空军的干预少一点，那么洛克威尔的航天飞机和助推器计划就可能实现。不幸的是，这个想法从一开始就注定要失败。
后阿波罗时代的期望与预算现实
1969 年月球登陆开始后，我们下一步能做什么的问题萦绕在每个人的脑海中。可能性似乎无穷无尽。前往我们太阳系的遥远角落，建立一个永久月球基地，等等，都感觉像是现实。然而，在美国政府内部，为这些项目提供资金的意愿正在枯竭。到 20 世纪 60 年代末，尼克松政府和国会逐渐削减了潜在突破性项目的预算。很快，只有最便宜的选择，即低轨道空间站和相关的补给载具，才被摆上了台面。
这一发展最终催生了国际空间站和我们都熟悉和喜爱的航天飞机。的确，我们最终获得的这个长 184 英尺、短翼的飞行器让美国能够宣称拥有太空舰队的唯一合理所有权。但在最终规格正式确定之前，包括洛克威尔和 NASA 内部团队在内的几家航空航天组织向政府提出了不同、更令人印象深刻的设计供其考虑。
其目的是尽可能降低每次发射的成本和每磅送入轨道的成本。经济必须可行。有几种方法可以做到这一点。你可以开发一次性（即每次发射后销毁）的廉价载具，可重复使用几次（但昂贵）的载具，或者介于两者之间的混合体。
我们最终获得的航天飞机是一种混合体，由于一系列不可避免的限制，它并不是一种很好的混合体。轨道器本身是可重复使用的，只有相对廉价的液态燃料箱会在发射过程中完全报废；然而，为了获得资金，该项目必须使用现有的、已知的技术。结果是前期成本低，但持续维护成本高。此外，每年只能生产 24 个轨道器的一次性燃料箱。这给了一个重要的数学现实带来了不幸的限制：对于一个固定价格的项目，更多的发射意味着更低的每次发射成本。
洛克威尔的计划
正是这种直接的计算方式，让后来成为最终航天飞机总承包商的洛克威尔公司定义了其早期设计。它提出了一种高度可重复使用的系统，可以支持大量发射。前期成本将很高——需要开发先进的材料和制造技术来利用一些令人难以置信的新物质——然而，如果最终能够使其系统可靠且价格合理，那么它将成为比廉价的一次性方案更受欢迎的选择。
事情开始变得有趣了。就像 SpaceX 今天所做的那样，洛克威尔希望回收将轨道器有效载荷送出地球密集低层大气的助推器级。为此，它不会让助推器像今天那样自主返回发射台；这对 20 世纪 70 年代的计算机来说要求太高了。取而代之的是，助推器级本身将拥有机翼。在释放了它背上的较小轨道器后，它将由机载乘员手动驾驶回跑道，然后像飞机一样着陆。
轨道器将与后来航天飞机的工作方式相同。与航天飞机不同的是，洛克威尔轨道器的外部不是由数千个独特的二氧化硅陶瓷瓦片构成，以抵御再入大气层的热量。相反，它将由更具异国情调的、类似飞机的材料制成。它还将配备可展开的喷气发动机以增加其越野飞行距离，有效载荷为 9,070 公斤（约 20,000 磅），总货物体积为直径 18.3 米 x 4.6 米（直径 60 英尺 x 15.1 英尺）。航天飞机可以运载相同体积的货物，但其有效载荷要大得多，为 27,500 公斤（约 60,000 磅）。
这个最初的轨道器设计在很大程度上基于上述航空天才马克西姆·法盖特的构想。它的直线翼布局后来被证明不适合再入大气层；然而，洛克威尔还是这样做了，据称是为了讨好 NASA 的领导层，法盖特在那里有很大的影响力。后来许多技术艺术都基于这种飞行器更可行的三角翼版本。
所以是的，早期的洛克威尔轨道器概念需要一些改进，但纸面上来看，它很有道理。该公司表示，这些更耐用、更高质量的飞行器可以完成多达 100 次运行任务，并从长远来看节省巨额成本。毕竟，没有一次性助推器需要处理，这可以实现大量任务。当然，存在障碍，但该公司认为，如果开发过程能够开始，就能解决这些问题。这只是让它的轨道器设计开始运作的问题。
令人难以置信的助推器级
然后是设想中的有人驾驶助推器，本身就是一个庞然大物。它拥有 12 个——是的，*12 个*——液体燃料火箭发动机，以及四个涡轮风扇发动机。作为参考，航天飞机只有三个主液体燃料火箭发动机，以及两个固体助推器。在洛克威尔的早期设计中，助推器级的火箭将喷出所有必要的火焰，将两个飞行器送入轨道。一旦其任务的这部分完成，其涡轮风扇发动机将展开并延长其越野飞行能力，类似于轨道器，从而增加返回地球时可能使用的着陆带数量。
助推器级比波音 747 还大，其总起飞重量为 270 万磅；是已坠毁的安东诺夫 AN-225 梦幻客机的两倍多。虽然这个想法表面上看起来越来越疯狂，但在地球低层大气中使用喷气发动机为航天飞机提供动力并不是什么不寻常的想法。这个想法最终将在苏联的暴风雪号上进行测试，尽管进行测试的原型机从未完成再入大气层。
随着洛克威尔项目逐渐收尾，拥有一个巨大的有人驾驶助推器的最现实的原因是，联合飞行器可以自行从一个着陆带运送到另一个着陆带（而不是像后来那样由 747 飞机运输），并且是因为上述的越野飞行距离。
理论上，在有人驾驶助推器上安装这些喷气发动机是可能的，而且实际上，根据其设计者称，如果没有火箭的液体燃料，该飞行器的重量相对较轻。着陆时比 747 还轻。助推器将垂直起飞，释放轨道器，然后以高超音速再入大气层，然后逐渐减速到马赫数 1 以下，并部署喷气发动机进行短程越野飞行，然后着陆。钛、铌、英科乃尔等材料将用于其建造，以实现这一切。
喷气发动机实际上在航天飞机概念中存在了很长时间，直到最终被移除。
那么发生了什么？
最终，资金确实流向了洛克威尔，但不是用于建造其有人驾驶助推器和轻型轨道器概念。问题是，继 1970 年代的阿波罗任务之后，公众对太空计划的兴趣减退，继续在非军事太空计划上进行大量支出的政治意愿已经不复存在。为了证明*任何*航天飞机的合理性，而不仅仅是洛克威尔真正想要的航天飞机，这意味着要大幅削减开支并向空军做出让步，空军只有在他们的要求得到满足（就有效载荷而言）的情况下才同意公开支持该项目。
然后是发动机的问题。从纸面上看，只使用液体燃料火箭发动机是最好的选择；然而，为了降低成本，增加了可回收的固体助推器。这——加上采用了另一款竞争性航天飞机设计“洛克希德星际 the Star Clipper ”的一次性燃料箱系统——意味着成本更高、有人驾驶的助推器看起来不合理。一次性燃料箱和固体助推器在前期节省了太多钱，无法被忽视。
最终，有人驾驶助推器概念的成本是扼杀了整个计划的原因。然而，如今，它不仅仅是一个巨大的“如果”。 Stratolaunch ，一家雄心勃勃的航空航天公司，正在使用一种巨大的、无火箭的、纯粹依靠吸气式发动机的运载工具，以期帮助物体（包括航天飞机）进入近地轨道。同样，SpaceX 的可回收液体燃料助推器证明了这个想法是可行的。
这两者都不是一个巨大的、垂直发射的、重达 270 万磅的怪物，它装有十几个火箭发动机和四个喷气发动机，但它们的目标是有效地完成同样的事情。结果证明，洛克威尔的工程师并没有把自己逼入绝境。他们只是需要技术再进步一点。
