自從1961年4月12日尤里·加加林乘坐“東方1號”飛船進入外層空間、實現(xiàn)人類進軍太空的夢想之后，如何解決載人航天器使用上的經(jīng)濟性問題成為了擺在有志將航天員送入太空的國家面前的一個難題。載人航天飛船和空間實驗室雖然能解決航天員進入太空和返回大氣層內(nèi)的問題，但從設(shè)計上來說屬于一次性航天器，可以說在經(jīng)濟上不太劃算。而1977年“企業(yè)”號航天飛機的研制成功，則為這個問題提供了一個較為圓滿的解決方案。不過，航天飛機雖然能夠重復(fù)運用，但其在應(yīng)用上仍然存在一些麻煩，其中航天飛機在不同任務(wù)區(qū)域的調(diào)動、以及在大氣層內(nèi)進行試驗時如何升空，是一個相當(dāng)關(guān)鍵的問題。而為了解決這個問題，航天飛機運載機這種非常特殊的大型飛機應(yīng)運而生，并見證了航天飛機的興起與落幕。
□由波音747-100客機改裝的NASA905馱運“企業(yè)”號航天飛機起飛。使用大型飛機運輸航天飛機，是人類對航空器與航天器有機組合的最初嘗試
雖然航天飛機名義上是一種兼具在大氣層內(nèi)外飛行能力的航天器，但事實上航天飛機在大氣層內(nèi)飛行時限制很多。航天飛機在設(shè)計上主要考慮作為可重復(fù)使用的載人航天器、以將航天員安全地送入外層空間或撤回大氣層內(nèi)為主要任務(wù)，同時還要執(zhí)行軌道載人航天器的各類任務(wù)，因此機上有很多不利于在大氣層內(nèi)飛行的“死重”、且氣動設(shè)計僅僅考慮了升空時盡量降低空氣阻力和返回時能依托自身機翼和機體受到的升力安全滑翔著陸，而沒有考慮過依靠自身動力從地面滑跑起飛并在大氣層內(nèi)飛行的問題。所以，航天飛機雖然像固定翼飛機一樣擁有機翼和尾翼，但事實上航天飛機并不具備在大氣層內(nèi)飛行的能力。
□完成最后一次飛行任務(wù)后著陸的“發(fā)現(xiàn)”號航天飛機。從該機面積狹小的機翼、空氣阻力不小的“方盒”型機身和發(fā)動機短艙，不難明白航天飛機在大氣層內(nèi)的飛行能力是個什么水平
在航天飛機難以實現(xiàn)大氣層內(nèi)飛行的問題上，航天飛機的發(fā)動機選取也是一個很重要的原因。美國的航天飛機配用的RS-25D發(fā)動機本質(zhì)上是一種火箭發(fā)動機、用途局限于調(diào)整飛行姿態(tài)、并在發(fā)射升空時提供部分推力。而蘇聯(lián)雖然計劃為“暴風(fēng)雪”號和后續(xù)的航天飛機配裝AL-31渦扇發(fā)動機（即蘇-27戰(zhàn)斗機的動力裝置）來改善大氣層內(nèi)飛行性能，但在“暴風(fēng)雪”號的發(fā)射試驗中并沒有采用這一設(shè)計，其后因蘇聯(lián)解體導(dǎo)致航天飛機計劃被打斷并最終流產(chǎn)，這種設(shè)想再也沒有實踐的機會。當(dāng)然，考慮到“暴風(fēng)雪”號航天飛機與它的美國同行們一樣基本沒有考慮大氣層內(nèi)的空氣動力學(xué)問題，所以即便安裝了AL-31發(fā)動機，其在大氣層內(nèi)飛行的能力也不會太好。因此，如果要讓航天飛機在不同的部署地點進行機動，寄希望于其能像固定翼飛機一樣在一個機場起飛升空、再進行長距離飛行降落到另一個機場是不現(xiàn)實的（這是空天飛機才具有的能力），而必須依靠外力。
□與“能源”號助推火箭進行連接組合中的“暴風(fēng)雪”號航天飛機。雖然該機有配裝渦扇發(fā)動機改善大氣層內(nèi)飛行能力的打算，但這個設(shè)想最終未能實現(xiàn)
為了解決航天飛機在大氣層內(nèi)，特別是發(fā)射場、降落場、維修保障基地之間的轉(zhuǎn)運問題，美國國家航空航天局（NASA）在“企業(yè)”號研制的同時，選擇了使用大型飛機運載航天飛機作為機動手段。這一構(gòu)想并不新鮮，這種使用大型飛機背馱小型飛機形成組合式飛行器的概念，早在二戰(zhàn)期間就已經(jīng)出現(xiàn)過。當(dāng)時，德國空軍為空襲歐洲大陸上的重要目標(biāo)，采用了戰(zhàn)斗機與裝載炸藥的自殺式轟炸機組合的“槲寄生”組合，并執(zhí)行了多次作戰(zhàn)任務(wù)。從概念上來說，“槲寄生”與航天飛機運載機存在顯著區(qū)別，特別是其控制終端在被背負(fù)的小型飛機上、大型飛機僅作為載重平臺和被控制機體的設(shè)計，與航天飛機運載機恰好相反。但“槲寄生”的成功實踐，證明使用大型飛機背負(fù)小型航空器飛行能確保結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、對飛行性能的影響也有限，因此可以認(rèn)為“槲寄生”側(cè)面證實了使用大型飛機背負(fù)運載航天飛機的可行性。
□Me109戰(zhàn)斗機和改裝后的Ju88自殺式轟炸機組成的“槲寄生”飛行體。這種看起來怪模怪樣的組合，卻是組合式飛行體概念的鼻祖
而在航天飛機運載機的選取上，當(dāng)時NASA面臨著很多種選擇。“企業(yè)”號航天飛機長37.2米，寬23.8米，高17.4米，空重72.6噸，理論上載重能力超過100噸的大型運輸機都可以用于“企業(yè)”號的運載。在眾多平臺當(dāng)中，NASA選擇了當(dāng)時還很新銳的波音747-100客機。這種客機全長70.6米、最大起飛重量超過330噸、可進行超過10000千米的遠(yuǎn)程飛行，同時便于采購零件進行維護保養(yǎng)，因此很適合作為航天飛機的運載機平臺。1974年，代號NASA905的航天飛機運載機改裝完畢，與其他波音747-100相比，該機在外觀上最顯著的區(qū)別在于水平尾翼兩端增加了防止背負(fù)航天飛機時產(chǎn)生的擾流干擾穩(wěn)定的垂直穩(wěn)定器，另外在機身背部安裝了用于對接航天飛機的Mate-Demate Device（MDD）設(shè)備。1977年2月18日，“企業(yè)”號首次由NASA905背負(fù)升空，證明了這種組合的可行性。此后，NASA905與另一架波音747-100改裝而來的NASA911成為美國僅有的兩架航天飛機運載機。值得一提的是，雖然在“發(fā)現(xiàn)”號航天飛機于2011年3月9日完成最后一次飛行任務(wù)之后航天飛機暫時退出了歷史舞臺，但NASA905卻仍然繼續(xù)服役、并“改行”成為了無人機運載平臺。老實說，考慮到無人機與航天飛機在重量和體積上的差異，這未免有點大材小用了。
□NASA905背負(fù)波音公司的“幻影射線”無人機。對于以背負(fù)航天飛機為最初設(shè)計任務(wù)的NASA905來說，馱運這種“小不點”實在是小菜一碟
而說起NASA905在蘇聯(lián)的“同行”和競爭對手，人們想到的往往是曾背負(fù)“暴風(fēng)雪”號航天飛機的安-225重型運輸機，但實際上安-225并非唯一一架設(shè)計上用于運載航天飛機的蘇聯(lián)飛機。1977年，米亞西舍夫設(shè)計局獲批在米亞-4“野牛”遠(yuǎn)程轟炸機的基礎(chǔ)上設(shè)計了VM-T特種運輸機，用于大型航天器組件運輸。1981年4月，VM-T首飛成功。在服役期間，三架VM-T曾運送航天器150余次，并多次承擔(dān)大型天然氣罐的空運任務(wù)，可謂功勞赫赫。而在蘇聯(lián)的航天飛機發(fā)展歷程中，VM-T也起到了不可替代的作用。1982年3月15日，VM-T成功運輸了裝載有航天飛機動力系統(tǒng)的運輸艙。同年12月28日，又運輸了載有航天飛機前后整流罩的運輸容器。1983年3月1 日，VM-T成功搭載航天飛機全尺寸機體樣機升空，證明使用該機運載航天飛機是可行的。1988年3月23日，VM-T承擔(dān)了向拜科努爾發(fā)射場運送“暴風(fēng)雪”號航天飛機的任務(wù)，雖然飛行期間發(fā)生了一些問題，但最終任務(wù)圓滿完成，這為“暴風(fēng)雪”號成為美國航天飛機以外唯一成功發(fā)射的可重復(fù)利用載人航天器起到了關(guān)鍵性的作用。
□背負(fù)航天飛機全尺寸樣機的VM-T。
從實踐來看，VM-T用于航天飛機運載是合格的，但限于米亞-4轟炸機的先天設(shè)計限制，該機機體寬度較窄、對航天飛機支撐能力相對較差，同時VM-T又繼承了米亞-4航程較短的缺陷（背負(fù)31.5噸載荷時航程僅有1700千米），因此蘇聯(lián)在“暴風(fēng)雪”號航天飛機的研制期間，就已經(jīng)決定采用規(guī)模更大的運輸機來運載航天飛機。當(dāng)時，蘇聯(lián)生產(chǎn)的飛機當(dāng)中噸位和規(guī)格最大的是安-124“魯斯蘭”，這種1982年首飛的重型運輸機在機身尺寸、飛行性能上都與波音747相當(dāng)，而載重能力還超過了波音747，因此用改裝后的安-124運載“暴風(fēng)雪”理論上是可行的。但考慮到航天飛機運載任務(wù)的特殊性，同時運載航天飛機進行遠(yuǎn)距離飛行需要性能更好的平臺，蘇聯(lián)最終選擇以安-124為基礎(chǔ)設(shè)計噸位更大的安-225。安-225從外觀上看最具特色的方面在于其“H”型尾翼和機翼下多達(dá)6臺的發(fā)動機，而該機巨大的體積則更為人所津津樂道。1989年5月12日，安-225成功背負(fù)“暴風(fēng)雪”號航天飛機進行了飛行試驗。然而不曾令人所想到的是，這一次飛行竟然是安-225唯一一次實現(xiàn)了其設(shè)計中的預(yù)定任務(wù)。
□背負(fù)“暴風(fēng)雪”號航天飛機起飛的安-225。從兩者體積的對比，不難看出安-225的的巨大程度
如今，曾經(jīng)叱咤風(fēng)云的航天飛機已經(jīng)“英雄遲暮”，而當(dāng)年為運載航天飛機而設(shè)計的NASA905和安-225卻仍然活躍在、并有了各自全新的任務(wù)領(lǐng)域，這種始料未及的結(jié)局，實在令人不禁慨嘆。平心而論，無論是航天飛機還是NASA905、安-225其實都有冷戰(zhàn)時代美蘇兩國爭霸在載人航天和航空工程技術(shù)方面的投射，在冷戰(zhàn)時代落幕后航天飛機解甲歸田、并與航天飛機運載機“勞燕分飛”也實屬必然。但無論從航天工程還是航空工程的角度來說，航天飛機與航天飛機運載器的組合體，仍然堪稱是當(dāng)代最偉大的飛行器設(shè)計之一。今天回顧這種航空器與航天器的完美組合，我們?nèi)詴Ξ?dāng)年航空航天工程技術(shù)人員的創(chuàng)舉感到驚奇，而這些難能可貴的技術(shù)探索，則已經(jīng)成為人類進軍太空進程的一塊塊奠基石。
