德國軍方投資發展極音速技術太空飛機

「北極星」公司將研發的「極光」太空飛機是混合傳統飛機與火箭的創新式飛行器。(圖:POLARIS Raumflugzeuge GmbH.)

德國德國聯邦內政部採購辦公室(BAAINBw)已委託位在不來梅的新創公司「北極星(POLARIS Raumflugzeuge GmbH.)」公司,授與3年合約開發1架兩級可完全重複使用的極音速太空飛機,還包括全尺寸原型的後續製造和飛行測試,顯著增加北極星公司在極音速技術的開發能量。

該架被稱為「極光(Aurora)」的飛行器全長28公尺,機身融合火箭和傳統飛機的構型,可由跑道起飛和降落,也能穿透大氣層,將重達1噸的酬載運送到低地球軌道,預計會於2028年完工交付。

根據合約要求,北極星公司將設計、打造並測試該太空飛機,以作為極音速飛行和軍事研究的實驗載具。北極星公司還表示,如果不使用可重複使用的上段機身,其火箭段也可以充當載運小型衛星的發射器。

於2019年創立的北極星公司是德國航空航天中心(DLR)衍生創立的企業,其基礎建立在德國和歐洲三十多年的太空梭研究基礎。目前北極星公司已經建造3架「極光」太空飛機的技術驗證機,第1架「米拉1號(Mira 1)」在首飛後不久即墜毀,後續2架的「米拉2號(Mira-II)」和「米拉3號(Mira-III)」長5公尺,每輛重240公斤,自2024年9月以來已成功完成100多次試飛。

2024年10月,北極星公司的「米拉2號」實驗機創下首次以氣尖發動為動力的飛行歷史記錄。(圖:POLARIS Raumflugzeuge GmbH.)

「米拉」系列技術驗證機依靠噴射發動機起飛、巡航和降落,同時結合「氣尖(aerospike)」火箭進行高速推進。「氣尖」技術起源於1960年,可以適應所有高度的氣壓變化,比傳統設計更有效率。但是由於有不易冷卻和製造困難的問題無法克服,因此沒有成為主流產品,而北極星公司在擅長先進冷卻技術和材料方面的優勢,恰好能克服過去的工程挑戰。

2024年10月,北極星公司的實驗機創下首次以氣尖發動為動力的飛行歷史記錄,「米拉2號」在波羅的海上空飛行時點燃配備代號「AS-1」發動機3秒鐘,產生900牛頓的推力,將重229公斤的飛行器加速到時速864公里。

而「米拉」系列的後繼未來發展型「極光」的設計速度將達到5馬赫(時速6125公里)以上。

展望末來顯示,類似「極光」型態的太空飛行器會是比傳統火箭更具成本效益的進入太空模式,因為它們可以像飛機從傳統跑道起飛,並且可以重複使用。

「米拉」系列實驗機的前方可看到4具傳統的噴射發動機。(圖:POLARIS Raumflugzeuge GmbH.)
氣尖火箭發動機的正V字型噴嘴結構不同於傳統火箭倒V字型鐘形噴管。(圖:POLARIS Raumflugzeuge GmbH.)