几周前，我在美国宇航局戈达德太空飞行中心做了一个关于我一直以来最喜欢的未实现项目之一：Dyna-Soar 的讲座。很多人问我是否会把讲座视频放到网上，但我认为没有人真的想看那个尴尬的视频。所以，我在这里提供一个精简版的讲座，并且请注意，它很长，但会穿插视频和图片！如果您想了解更多故事细节，我的新书《挣脱引力束缚》中也有更详细的介绍，您现在就可以在亚马逊上预购！
我十几岁时第一次接触到 Dyna-Soar。我不确定我是怎么发现它的，但我立刻被它迷住了，因为它似乎在航天史中占据了一个非常奇怪的位置。它看起来像一架太空飞机，它是在 X-15 之后设计的，X-15 被认为是世界上第一架太空飞机，而且它预示了航天飞机的设计。那么，为什么它没有飞行呢？
在讲述 Dyna-Soar 的故事时，赫尔曼·奥伯特（Hermann Oberth）是一个很好的起点。当他 14 岁在意大利因猩红热康复时，这位未来的罗马尼亚科学家阅读了儒勒·凡尔纳的《从地球到月球》。这部法国小说讲述了一群来自巴尔的摩炮兵俱乐部的人，他们建造了一门巨大的加农炮，将自己装载在一辆火车状的飞行器中射向月球。奥伯特认识到这个故事是虚构的，但并非不可能，尽管炮兵俱乐部使用黑火药效率不高。他知道，液体推进是前往月球的最佳方式，因此他设计了他的第一枚火箭，名为反冲火箭，它通过从尾部喷射废气在太空中移动。
第一次世界大战期间，奥伯特短暂地考虑过成为一名医生，但在战后，他转而在慕尼黑大学攻读数学和物理学，这使他能够专攻火箭推进技术。他的工作 culminated 于一篇关于液体火箭的优点的博士论文，以及它们在航天中的应用，但他的导师们并未给予好评。他们同意论文中的内容很惊人，但未能达到经典物理学学位的要求。
奥伯特并未因此气馁，他将自己的被拒论文带给出版商，最终找到了一家愿意印刷该书的小出版社。1923 年，《火箭飞向行星空间》在德国上市，尽管篇幅不到 100 页，但书中充满了复杂的图表和计算，巧妙地疏远了普通读者。但它吸引了火箭爱好者，其中包括欧根·桑格（Eugen Sänger）。
桑格受到奥伯特的启发，开始研究用于航天的液体火箭，并在自己的博士学位期间专攻火箭技术。同样，桑格 1931 年在维也纳技术大学提交的关于火箭推进的论文也被驳回，理由是它过于异想天开，难以置信。
但与奥伯特一样，桑格并未气馁。他设想了一个未来，商业航班将载客和货物穿越约 30 英里高的上层平流层，在发射后一小时内到达地球上的任何地方。为了实现这一未来，他设计了一架航天器。
桑格系统的核心是一个约 90 英尺长、翼展接近 50 英尺的飞行器。它大致呈圆柱形，前端逐渐变尖，带有小型机翼，飞行器底部是平坦的，这也是他的系统有趣之处。桑格推测，如果这个飞行器能够被发射到足够高的高度，当它从最高点下降时，它就可以像石头在平静的池塘上一样，通过大气层反射，沿著一个振荡的飞行路径滑翔，最终降落在跑道上。
桑格需要火箭动力来将滑翔机推到那个高空。桑格设想的发射系统使用了一个倾斜的单轨轨道上的滑橇，因此发射将更偏向水平而非垂直，确保正确的弹道轨迹，并为未来的乘客提供更舒适的飞行。滑橇的火箭将推动滑翔机离地，一旦升空，滑翔机自身的火箭发动机就会点燃，将其推向最高高度，燃烧掉所有可用的燃料。一旦发动机耗尽，惯性将使其继续前进，爬升更高，直到重力接管，使飞行器开始其跳跃和滑翔的下降飞行路径。
从这个最初的亚轨道版本开始，桑格设想添加更多的火箭动力，最终将滑翔机送入轨道，将其变成世界上第一个航天器。所有缺失的是必要的推进系统，不幸的是，没有实验室空间和一些资金，他无法开发出它。因此，他转向军方寻求赞助。
桑格知道军方不会对交通系统感兴趣，于是他增加了武器，并将他的助推滑翔飞行器变成了一架载人远程轰炸机，他称之为“对跖点轰炸机”。作为一种武器，他设想该飞行器执行两种基本任务类型。第一种是点攻击，一种精确技术，飞行员将在中等高度以中等速度投掷炸弹。只要时机恰当，他就可以一举摧毁一座桥梁、一座建筑或有效地封锁一个隧道入口。第二种任务是区域轰炸，它基本上是用力量取代精度。这种攻击旨在摧毁或至少严重损坏一个城市般的大型区域，飞行员将以更快的速度从高达 100 英里的高空投掷炸弹。无论哪种任务类型，最终都将以飞行员滑翔逃生或跳伞着陆结束。
桑格首先将他的对跖点轰炸机想法带到了他的祖国奥地利军队，但并未受到好评；奥地利国防部表示无法认真考虑跳跃滑翔系统，因为桑格是用液氧和碳氢化合物燃烧系统设计的，这是一种理解不清且存在高爆炸风险的化学反应。一年后，他将对跖点轰炸机项目带给了德国军方，但他们也没有兴趣。首先，桑格并非德国出生，而且提交给冲锋队的背景安全调查申请也石沉大海。他的另一个劣势是，德国已经有一位火箭专家；当时，沃纳·冯·布劳恩（Wernher von Braun）为陆军制造火箭已有不到两年的时间。
德国陆军放弃了桑格可能重复的工作，但敦促他将其带给空军，他也成功了。空军对桑格的奥地利背景或其技术与冯·布劳恩的任何相似之处都没有异议。1936 年，他被招募加入当时正在德国中部建立的航空研究实验室的戈林研究所（Göring Institute）技术办公室研究部门。此次任命还带来了一笔资金，用于在特劳恩（Trauen）建立一个火箭研究设施，该设施被秘密命名为“飞机测试中心”，以掩盖其存在，使其不被陆军和公众所知。
空军资助桑格建立实验室的部分动机是为了不被陆军及其投入冯·布劳恩火箭计划的所有资源所超越，该计划在生产 A-4 火箭（也称为“聚合体 4”）方面取得了巨大进步。陆军在佩内明德（Peenemünde）的基地规模宏大，因此戈林投入了近 800 万帝国马克用于桑格在特劳恩的实验室和他的带翼轰炸机项目。
但桑格在战争期间并没有像冯·布劳恩那样蓬勃发展。他的特劳恩实验室未能跟上佩内明德的发展步伐，并于 1942 年夏天以人员冲突和燃料短缺为由关闭。但桑格从未放弃他的对跖点轰炸机。1944 年，随着战争对德国越来越不利，他和他的搭档、数学家艾琳·布莱特（Irene Bredt）共同撰写了一份题为《远程轰炸机的火箭驱动装置》的完整提案，并开始在科学界悄悄传播，但最终未能引起对该系统的新兴趣。国家在经济和物质上都已破败。没有钱能够让这项未来技术得以实现。
但桑格的提案有两个副本落入了历史性的人物手中。其中一位是苏联总理约瑟夫·斯大林，他对无需派兵进入美国就能轰炸美国敌人的想法深感着迷。第二次世界大战结束后，斯大林派遣手下搜寻桑格和布莱特，但从未抓到他们。
第二个收到桑格报告副本的是德国陆军火箭计划的领导者，也是沃纳·冯·布劳恩的直属上级沃尔特·多恩伯格（Walter Dornberger）。
多恩伯格并未被列入沃纳·冯·布劳恩通过“过顶行动”（Operation Overcast）和“回形针计划”（Project Paperclip）带往美国的 124 人名单。当冯·布劳恩开始撤往新墨西哥沙漠时，多恩伯格是 85 名被英国人带去协助评估和研究 V-2 火箭的“回火行动”（Operation Backfire）的德国人之一。但他没有和他的前同事们待多久。起初，他被隔离，担心他会煽动叛乱，然后他被送到伦敦进行进一步审讯，但实际上他是作为战俘被接收的。从那里，他被送往臭名昭著的伦敦笼子（London Cage），以汉斯·卡姆勒（Hans Kammler）的名义接受战争罪审判；这位高级党卫军军官已经失踪。但他从未受审，最终被转移到南威尔士的布里奇兰德战俘营，在那里他花了两年时间“理论上”反思他对英国犯下的暴行。
多恩伯格于 1947 年获释，随后移民美国，他首先担任美国空军导弹顾问，然后于 1950 年前往贝尔飞机公司（Bell Aircraft）工作。最终，在与和平时期军队和一个兴趣超越武器制造的承包商合作时，多恩伯格重拾了桑格对跖点轰炸机的想法，并将其作为一种可以兼作先进武器系统和研究飞机的项目向贝尔飞机公司总工程师鲍勃·伍兹（Bob Woods）提出了建议。
1952 年 1 月，伍兹向国家航空咨询委员会（National Advisory Committee for Aeronautics）发布了一份备忘录，提议一项高超音速研究计划。随附的还有多恩伯格的一封信，概述了一个逐步发展到轨道飞行的计划。在多恩伯格看来，火箭发动机最终会进入商用飞机，创造他所谓的“超音速飞机”只是时间问题。
多恩伯格的超音速飞机是一个两部分组成的飞行器，包括一个安装在载人助推器顶部机身上的乘客滑翔机。发射前，滑翔机会沿着助推器背部的轨道滑入到位，看起来就像助推器在“驮着”滑翔机。组合好的助推器-滑翔机堆栈会被翻转过来，机头朝天，然后这对飞行器将被安装在一个坐在轨道上的发射平台上，在那里它们会被加注燃料。飞行器然后将沿着这些轨道从机库穿过称为“峡谷”的巨大混凝土通道，然后进入一个大型圆形混凝土发射区域。
与此同时，乘客将到达机场，办理登机手续，然后找到登机口。从那里，穿梭巴士将带他们到通往发射区的峡谷中的一个点，在那里一个电梯将把他们带到发射坑壁 20 英尺深处，一个起重机将让他们进入滑翔机的驾驶舱。在滑翔机的中央驾驶舱里，他们会发现，它会被分成更小的单元，座椅可以自由旋转，以便乘客始终保持直立。超音速飞机航班上将没有空中服务；携带空乘人员和食物的燃料成本太高了。
当所有人都就位后，超音速飞机将完成其铁路行程，进入圆形发射坑的中心。助推器的五个火箭发动机将被点燃，产生 760,000 磅的推力，将飞行器射入空中，其机翼朝向迎风方向以减少颠簸。两分钟后，将是分离阶段。滑翔机飞行员将激活一个释放装置，小飞行器将从助推器顶部机身的轨道上滑下。助推器飞行员将驾驶较大的飞行器返回机场进行跑道着陆，然后准备再次发射。与此同时，滑翔机将继续飞往目的地。
脱离助推器后，飞行员将点燃滑翔机的火箭发动机，将其加速到海拔 140,000 英尺以上，速度超过每小时 8,400 英里。发动机关闭后，惯性将使飞行器继续升高。逐渐地，滑翔机将失去高度，安静地滑翔到目的地机场，而乘客则在仰望黑暗太空中的闪耀星辰时，享受著轻盈的感觉。
多恩伯格知道，由于成本高昂，第一批超音速飞机的飞行将仅限于富人和社会精英，但最终，洲际旅行将被火箭飞机所主导。他也知道，要实现这个未来，必须克服一些与接近轨道高度的返回飞行相关的主要技术障碍，而这正是鲍勃·伍兹的高超音速计划发挥作用的地方。气动加热和飞行器结构是多恩伯格的超音速飞机以及任何设计用于飞行速度高达声速 20 倍的飞行器面临问题的首要考虑因素。这些超音速飞机在从近太空以高超音速飞入越来越稠密的大气层时所经历的摩擦，将使机身温度升高到危险的高温。工程师需要开发新的冷却方法，甚至新的材料来承受这种强烈的热量。
1954 年，高超音速研究计划的呼声终于得到了响应，尽管它并非像高超音速太空飞机那样具有未来感。第一个版本是 X-15 火箭动力飞机，设计用于在高达 250,000 英尺的高度以高达马赫数 7 的速度飞行，这是理解高超音速的第一步。
接下来的步骤更接近多恩伯格和贝尔的原始设想，在 X-15 的基础上进行。其中一个被称为 BoMi（轰炸机导弹）。另一个版本称为 Brass Bell，是一款专用的侦察飞行器。ROBO 是 Rocket Bomber 的缩写，是道格拉斯飞机公司（Douglas Aircraft）、康维尔公司（Convair）和北美航空公司（North American Aviation）在 1950 年代中期进行的一项研究。空军的另一个构想是 HYWARDS 项目，这是“高超音速武器与研发系统”（hypersonic weapon and research and development system）的缩写，该项目于 1956 年出现。它也被称为武器系统 464L，最终获得了 Dyna-Soar 的绰号，以指代其动态滑翔着陆剖面。
但无论以何种形式，助推滑翔剖面仍然是一项需要系统性计划的未来技术，这正是军方和工业合作伙伴所乐见的；在 1950 年代中期，没有必要仓促推进像航天器这样的项目。取而代之的是，提案侧重于逐步建立能力。一项 1957 年的提案要求一个三阶段计划，其中 Dyna-Soar I 将是概念验证机，Dyna-Soar II 将是像 Brass Bell 那样的侦察版本，而 Dyna-Soar III 将是类似 ROBO 概念的轰炸机版本。
尽管定义模糊，但助推滑翔飞行器被列为“载人超高空武器系统”，但当苏联于 1957 年 10 月 4 日发射斯普特尼克（Sputnik）时，一切都改变了。
一周多后，即 10 月 15 日，一项早就计划好的 NACA（国家航空咨询委员会）会议在加利福尼亚州的艾姆斯研究实验室（Ames research laboratory）开始。这次名为“第三轮会议”（Round Three Conference）的会议旨在讨论高速飞行研究的下一阶段——第一轮是突破音障（X-1），第二轮是进入高超音速（X-15）。第三轮预计将进入太空，基本问题是那个飞行器会是什么样子。Dyna-Soar 再次成为一个备选方案，这是空军的一项项目，得到了 NACA 兰利实验室（Langley laboratory）的风洞研究支持，旨在探索一种能够达到马赫数 18 的平板底部三角翼助推滑翔飞行器的潜力。
1958 年 1 月，空军邀请 NACA 参与当时称为“多用途载人轰炸机”（multipurpose manned bomber）的项目。数月的谈判最终达成了共同责任，双方都发挥各自的优势：空军将专注于飞行器的武器，而 NACA 将研究和开发一个稳健的气动设计。到 1958 年底，NASA 取代了 NACA，并吸收了正在进行的计划。Dyna-Soar 得以幸存。已经制定了一个两阶段计划，将首先进行助推滑翔研究飞行器，然后是武器化系统。
不幸的是，这个清晰的计划并未持续下去，因为多用途载人高超音速轰炸机项目在 1959 年经历了多次修改。2 月份，轰炸系统被提升为首要目标，优先于任何非军事应用。4 月份，情况发生了逆转，亚轨道高超音速飞行成为项目的主要目标。5 月份，情况又恢复原状，任何发展和仅限于研究的活动都被取消，取而代之的是确定助推滑翔系统的军事潜力。
1959 年 11 月，项目开始采取切实步骤，滑翔机的建造合同授予波音飞机公司（Boeing Aircraft），助推器的合同授予马丁公司（Martin company）。随着这些合同的正式化，更多修订被纳入计划，包括在年底增加了另一个完整的研发阶段，即 Alpha 阶段，旨在确定 Dyna-Soar 是否能成为轨道航天器。
基于这些积极进展，Dyna-Soar 在 1960 年初看起来前景光明。空军于 3 月完成了 Alpha 阶段，并确定该飞行器非常适合载人航天，正式批准该飞行器进行亚轨道飞行测试。年中情况变得更好，国防部正式批准了 Dyna-Soar，这项批准带来了对项目第二阶段和第三阶段（轨道阶段）的财政支持。此时，空军希望在此基础上加速该项目，并提前发射计划，但火箭仍然是缺失的一环。
但情况仍然看起来不错。1961 年 4 月，在苏联将尤里·加加林（Yuri Gagarin）送入轨道后，国防部宣布在 1962 财年为 Dyna-Soar 项目向美国空军提供 1 亿美元的拨款（相当于 2010 年的 7.2 亿美元以上）。资金又有了保障，工业合同也已最终确定，并取消了无人演示，以加速载人轨道飞行。
9 月，一个由美国空军和 NASA 代表组成的代表团前往波音公司在西雅图的工厂，视察了滑翔机的模型。虽然 Dyna-Soar 的情况看起来不错，但它受到了美国空军将军伯纳德·A·施里弗（Bernard A. Schriever）的严格审查。他要求对滑翔机的军事和太空能力进行研究，并发现这两个目标应该分开，军事版本和太空版本应该完全分开，前者应优先。
大约在这个时候，飞行员开始参与 Dyna-Soar 项目，其中最著名的是尼尔·阿姆斯特朗（Neil Armstrong），他负责制定发射中止程序，以防载人滑翔机下方的火箭在发射台上爆炸。在发射配置中，飞行员将距离地面仅 100 英尺，而 Dyna-Soar 的机头朝天，这意味着飞行员是仰面躺著的，相对于地面。这种姿势排除了弹射的可能。从地面 100 英尺处向侧面弹射，降落伞没有足够的时间打开，飞行员就会撞到地面。
因此，阿姆斯特朗专注于利用 Dyna-Soar 的发动机和空气动力学作为飞行员逃离爆炸火箭的主要帮手。他知道发动机可以在 10 秒内将滑翔机加速 1,000 英尺，他认为他可以迅速飞到安全的高度，这样他就有足够的时间找到地面并引导 Dyna-Soar 安全着陆。
在没有准备好飞行的 Dyna-Soar 的情况下，阿姆斯特朗使用了一台模拟器来完成这个发射中止程序，即道格拉斯“空中兰塞”（Douglas Skylancer），它经过轻微改装，具有与 Dyna-Soar 大致相同的空气动力学特性。确定了飞行器后，他前往项目计划在卡纳维拉尔角（Cape Canaveral）的发射场，测量从发射台开始的可能跑道的长度和距离。回到爱德华兹（Edwards），他在干湖床（dry lakebed）上复制了发射台和跑道，用一个正方形代表跑道，另一个正方形代表发射台。然后他坐进“空中兰塞”开始飞行。
飞机以近 575 英里/小时的速度，在离地约 200 英尺的高度飞行，然后以 5 G 的加速度垂直爬升至 7,000 到 8,000 英尺的高度，越过绘制的发射台。然后他将飞机翻转过来，使其直立，找到他画好的跑道，并引导飞机平稳着陆。这是一项有效的但困难的操作，阿姆斯特朗后来承认他很高兴永远不必在真正的 Dyna-Soar 上尝试。
尽管 Dyna-Soar 的载人方面正在成型，但整个项目开始失去动力。1962 年初，空军取消了 III 阶段，即该项目的多轨道阶段的全部开发。根据波音公司的建议，亚轨道飞行也随之取消。然后，Dyna-Soar 的军事版本被取消。到春天，高超音速助推滑翔飞行器被重组为一个纯粹的轨道研究项目。1962 年 6 月，国防部为其指定了 X-20 的次要编号，将其置于越来越多的实验 X-飞机行列中，这些飞机将提供信息但永远不会成为大规模生产的飞行器。
1962 年 9 月，Dyna-Soar 改名为 X-20 的全尺寸模型在拉斯维加斯举行的新闻发布会上亮相，并宣布国防部为 1963 年拨款 1.3 亿美元，为 1964 年拨款 1.25 亿美元资助该项目。但好消息转瞬即逝。
到 1963 年，NASA 的水星计划（Mercury program）取得了巨大进展，已经成功将两人送入轨道，执行了越来越长的任务，这些任务也回答了原本为 Dyna-Soar 预留的问题，特别是关于气动加热和人类对轨道环境的反应。而且，该机构当时已经坚定地承诺在阿波罗（Apollo）登月计划中使用太空舱。Dyna-Soar 类型飞行器不可能取代正在开发的弹道式阿波罗航天器。
由于 Dyna-Soar 未能为国家在太空竞赛中取得成功做出贡献，因此在 1963 年 3 月，它又一次接受了美国空军强制性的审查，同时审查了 NASA 的双子座计划（Gemini program），比较了两套系统的军事潜力。Dyna-Soar 就是没有找到自己的位置，并于 1963 年 12 月，麦克纳马拉（McNamara）正式宣布其取消。他说，这个决定归结于投资回报率低。到那时，Dyna-Soar 已经花费了近 4 亿美元（相当于 2010 年的 28 亿美元以上），仍然没有明确的任务，甚至没有明确的存在理由。取而代之的是，空军将继续开发一种更大、军事化的双子座航天器版本，称为 Gemini B 或载人轨道实验室（Manned Orbiting Laboratory）。
不难看出，Dyna-Soar 的命运从未有利过。它从未能与 NASA 基于太空舱的项目竞争，而且总是过于超前，难以迅速实现。
但如果得以发展，它可能会成为一个有用的资产。它可能成为一项超前的航天飞机，为航天员在天空实验室（Skylab）空间站运送硬件或补给。它可能成为一项有明确目标的航天飞机，而不是 NASA 后来开发的、在没有服务空间站之前就已建成的航天飞机。它可能成为一辆待命的太空出租车，作为救援车辆。相反，它成为了太空飞行史流行叙事中的一个注脚，尽管它的回声稍微清晰一些。NASA 用航天飞机——一个与 Dyna-Soar 相似的飞行器——卷土重来，这“启发”了苏联短暂存在的暴风雪号（Buran）航天飞机。尽管我们现在看到 NASA 的猎户座（Orion）航天器、SpaceX 的龙（Dragon）号以及波音的 CST-100 等太空舱项目复苏，但下一代有可能回归太空飞机理念，再次回归 Dyna-Soar 的基本概念。
精选来源：《Sänger: Germany’s Orbital Rocket Bomber in World War II》作者：David Myhra；《Dyna-Soar: Hypersonic Strategic Weapons System》出版：Apogee Books。
