长久以来,人类对超越音速的飞行一直怀揣着无尽的憧憬。如今,航空航天领域正涌动着一股创新浪潮,目标不再仅仅是超音速,而是实现超高音速飞行——速度超过五倍音速,即马赫数 5。欧洲正在引领这场变革,其中,欧洲空间局(ESA)与弗雷泽-纳什(Frazer-Nash)合作的 INVICTUS 项目无疑是最引人注目的。这项雄心勃勃的计划旨在彻底改变太空进入方式和高速大气层旅行。这不仅仅是一个理论上的探索;该项目计划在 2031 年初进行首次飞行,这标志着人类迈向洲际旅行以分钟而非小时计量的未来,迈出了重要的一步。

INVICTUS 计划的核心在于其创新性的推进系统。与需要大量基础设施且仅限于垂直发射的传统火箭不同,INVICTUS 被设计成完全可重复使用的航空航天飞行器,能够像普通飞机一样水平起降。这得益于氢燃料预冷空气呼吸式发动机,这项技术建立在 ESA 先前的研究基础上,特别是反应发动机公司(Reaction Engines Ltd.)开发的 SABRE 项目及其预冷器系统。这种发动机设计至关重要,因为它允许飞行器在飞行过程中“呼吸”空气,大大减少了所需的车载推进剂。在超高音速下控制产生的极端温度是一个巨大的挑战,而预冷空气呼吸系统正是为此而设计的,它在空气进入发动机之前对其进行冷却。ESA 化学推进部门负责人 David Perigo 强调,INVICTUS 将“验证氢反应方案在水平起飞和超高音速飞行中的适用性”,从而验证发动机在真实飞机环境中的完整气体动力循环。该项目通过 ESA 的通用支持技术计划 (GSTP) 和技术开发单元 (TDE) 获得的 700 万欧元的资金,突显了该机构对这项突破性技术的承诺。

超高音速飞行成功的潜在影响是深远的。除了大大缩短旅行时间——设想从伦敦到纽约的行程在 45 分钟内完成——INVICTUS 可能会从根本上改变我们进入太空的方式。从跑道水平发射有效载荷的能力,提供了比传统火箭发射更灵活、更具成本效益的替代方案。这为更频繁、更容易实现的太空任务打开了大门,促进了卫星部署、科学研究,甚至太空旅游的发展。此外,超高音速技术的发展对国家安全具有重要意义,推动了快速响应能力和先进监视系统等领域的技术创新。诸如 Spirit AeroSystems 和克兰菲尔德大学等公司正在积极参与其中,还有许多中小企业,这表明了整个欧洲航空航天领域广泛的合作努力。该项目也代表着某种复兴,它建立在以前停滞的超高音速发动机开发的基础上,并试图实现其潜力,包括对一家破产公司的技术进行重新审查和改进。

然而,通往超高音速飞行的道路并非一帆风顺。在马赫数 5 的速度下保持稳定性和控制,带来了巨大的空气动力学挑战。空气摩擦产生的极端热量需要先进的材料和精密的温度管理系统。高效储存和处理液态氢,这种至关重要的燃料来源,也带来了重大的工程复杂性。尽管包括美国和中国在内的其他国家也在积极追求超高音速技术,但 INVICTUS 代表了一种独特的欧洲方法,强调可重复使用性和水平起飞能力。该项目的成功不仅将使欧洲在该关键领域占据领先地位,还将为高速旅行和太空探索的新时代铺平道路,有可能改变全球互联互通和进入太空的格局。目标很明确:创造一个快速往返太空的机票不再只是梦想,而是一个可触及的现实的未来。