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進入NASA全力研發極音速飛機 太空旅行新革命
這是一幅藝術家描繪的「Hyper-X」研究飛行器圖像，展示了飛行器在與助推火箭分離後，由超音速燃燒衝壓發動機（scramjet）提供動力自由飛行。新的研究將提高這類發動機的可靠性和效率，可能改變太空旅行，使飛行器像太空船一樣運作。（取自NASA官網）
〔編譯陳成良／綜合報導〕未來搭乘「極音速飛機」直奔太空可能不再是科幻電影情節。NASA正全力支持一項突破性研發計畫，目標是開發能以超音速飛行、安全往返太空的飛行器，若成真將為太空旅行帶來新革命。
據《每日科技網》報導，未來的太空旅行可能不必再依賴類似SpaceX的「火箭型」太空船，比較可能像NASA的「Hyper-X」這樣的「極音速」（Hypersonic，5馬赫/5倍音速或更高的速度）噴射機。2004年，NASA的X-43A無人原型機創下了10馬赫的世界紀錄，這是此前只有火箭才能達到的速度。儘管極音速概念已驗證，但技術仍未達到可操作階段，主要挑戰在於實現發動機控制，因為傳統技術基於數十年前的感測方法。
此次計畫的關鍵突破在於維吉尼亞大學研究團隊成功利用光學感測器控制超音速燃燒衝壓發動機（scramjet engine）。傳統壓力感測器只能測量發動機表面壓力，無法及時感知內部變化，容易造成發動機失速。而光學感測器可以監測發動機內部火焰光譜，分析光譜變化以預測是否即將失速，並提前調整，確保發動機安全運行。
維吉尼亞大學擁有多個超音速風洞，包括超音速燃燒設施，可模擬極音速飛行器以5馬赫飛行的發動機條件。研究人員在風洞中進行長時間測試，試驗新流量感測器和控制方法。
超燃衝壓發動機的設計基於衝壓技術，利用飛機前進運動將空氣「撞」進發動機，產生燃燒燃料所需的溫度和壓力。它們運行範圍約為3馬赫到6馬赫。當飛機前部進氣口變窄時，內部氣流速度在燃燒室內減慢至亞音速，但飛機本身不會減速。超燃衝壓發動機則需保持超快速氣流通過發動機以達到極音速。
這項技術突破克服了極音速飛行的瓶頸。傳統壓力感測器反應速度過慢，無法滿足極音速飛行中快速變化的氣動環境，導致發動機容易失速。6月28日，維吉尼亞大學研究團隊在《航太科學與技術》（Aerospace Science and Technolog）期刊上發表了這項成果。光學感測器控制超音速燃燒衝壓發動機的技術，有助於開發單級入軌（single-stage-to-orbit）的太空飛機，不同於現有的多級火箭需要多次分離和拋棄，單級入軌太空飛機可以像普通飛機一樣水平起降，並直接飛往太空，大幅降低了太空旅行的成本和複雜性。
儘管極音速飛機的研發仍面臨材料科學、推進系統和熱管理等技術挑戰，但NASA對其發展前景充滿信心。隨著科技進步，極音速飛機有望取代傳統火箭，成為人類探索太空的主要工具。
這是原始「Hyper-X」測試中的計算流體動力學圖像，顯示發動機在7馬赫的速度中運行。（取自NASA官網）
