不过,采用火箭动力水平起飞的一级飞行器(可看作升级版航天飞机)由于火箭发动机效率低下,都需要辅助起飞手段,和垂直发射的航天飞机方案相比优势不大,所以历史上此类项目最终都无疾而终,比如俄罗斯的MAKS(1988-1991,安225空射)、NASA的X-34(1999-2001,空射)、美国Kellly公司的Astroliner(1996-1998,拖拽起飞)、美国Rocketplane公司的探路者(1996-2001,空中加油)、欧洲航天局的Hopper/凤凰(1998-2004,滑道加速)等。

采用吸气式组合发动机的水平起降空天飞机将是未来中美主攻方向。上世纪90年代,由于技术挑战太大,美国取消了单级入轨的X-30空天飞机(国家空天飞机,又名东方快车)项目,英国取消了霍托项目。但霍托的发动机主研人员并未放弃,成立民营的“反应引擎”公司继续研制(佩刀发动机和云霄塔空天飞机),获得了英国政府的支持,最终美国空军加入了这个计划,使得成功概率大为提高。

图11:云霄塔空天飞机(图源:Reaction Engine)

图12:腾龙空天飞机(图源:航天科工)

中国航天科工的“腾龙”是我国最引人注瞩目的空天飞机项目。它的一级为亚轨道空天飞机,二级为一次性火箭(未来可替换成小型航天飞机)。航天科工已宣布完成冲压组合发动机模态转换飞行验证,2025年前完成水平起降(亚轨道)飞行演示验证,2030年进行入轨飞行。

航天科技西安航天动力研究所研制的组合发动机也在2020年完成试飞,向集团公司三步走的第三步迈出了一步。两家公司两个独立项目齐头并进,实现双保险。中美空天飞机竞赛,很可能中国捷足先登。

综上所述,我国在三种不同技术路径上都有可观投入。在垂直起降方式上,美国具备先发优势。SpaceX在垂直起落火箭上的优势短期内随着星舰的成熟可能还会扩大。必须承认,星舰采用了很多大胆创新的技术,使它可能取得极大的成本优势。除了广为人知的多机并联、不锈钢舰体、筷子夹箭等外,再举个不太为人所知的例子:星舰飞船高空再入阶段结合了航天飞机的特点,利用翼面升力进行水平滑翔,降低了气动加热。我们落后了,但我们没有放弃,也在努力追赶,缩小差距。由于没有先发优势,那么跟随就不失为一个有效策略。这也是中国民营航天火箭公司的一个机会。贴近需求、大胆创新、成本控制就是他们的优势。我们期待有一天中国的SpaceX能脱颖而出。