近年来，随着埃隆·马斯克及其SpaceX公司的迅猛发展，太空探索再次成为全球关注的焦点。尽管火箭的可重复使用革命引领了行业革新，但随之而来的爆炸事故与发射失败也提醒人们：彻底征服太空仍是一条崎岖艰难的道路。或许，我们不妨暂时放下对火箭梦想的狂热，回望上世纪八十年代的科技理想，重拾那段充满科学幻想色彩的“巴克·罗杰斯”太空时代的愿景。那个时代塑造了多项概念，其中尤为引人入胜的是单级入轨（Single-Stage-To-Orbit，简称SSTO）航天飞机的设想，其技术挑战至今仍昭示太空飞行的巨大复杂性。八十年代的太空电梯不仅在技术上雄心勃勃，更试图将人类太空旅行转变为像搭乘商业航班般的日常体验。单级入轨航天飞机的核心理念是打造一种能够从常规跑道起飞，进入轨道后完成太空任务，最终在跑道上安全着陆的航天器。
这样的方案相比多级火箭抛弃众多部件的传统方式，更加注重运输工具本身的复用率和经济性。这种高度集成的设计不仅能够显著降低成本，还可实现快速周转——理想状态下实现“装满燃料再次起飞”。然而，现实却远不如设想简单。这一构想的最大障碍在于推进系统。传统火箭动力虽然推力巨大，可以适应真空环境，并实现部分推力调节，但其燃料效率低下，极其消耗推进剂。相比之下，大气吸气发动机（包括涡轮风扇、涡轮喷气、冲压喷气及超燃冲压发动机）在较低音速范围内燃料效率更佳，却受限于速度和气流状况，无法单一承担整个从地面飞向轨道的飞行任务。
根据推进系统性能与速度的对应关系，各类大气吸气发动机的工作音速区间有限，而在超过一定速度后，发动机进气温度骤升至不可承受范围，导致发动机必须切换为火箭模式。换而言之，真正实现单级入轨的航天飞机必须能够结合多种推进模式，在完成各个速度阶段的飞行中灵活切换动力参数，实现高效率的燃料利用。这使得复合循环发动机成为该领域的研究热点。复合循环发动机能够在飞行的不同阶段选择合适的工作模式，缓解燃烧室温度极限和推进效率之间的矛盾。英国Reaction Engines公司开发的SABRE发动机便是这一理念的典范。SABRE（Synergistic Air Breathing Rocket Engine，协同空气呼吸火箭发动机）计划打造一种既能在大气层中吸收空气作为氧化剂，以极高效率燃烧液氢燃料，又能在高空外转换为传统火箭发动机模式的混合型发动机。
SABRE的最大技术亮点是其独特的进气冷却器系统。进入发动机的高速气流由于冲击减速，温度骤升到上千摄氏度，若不加以冷却，发动机叶片将因高温融化。SABRE利用超低温液氢以及中介物质氦气作为冷却剂，在毫秒内将进气温度从千摄氏度降至零下约100℃，使发动机在接近5.5马赫的高超音速状态下仍能稳定采用涡轮压缩机压缩进气，实现高速空气呼吸模式。该发动机的燃烧效率和安全性均显著优于传统火箭发动机，若能实现量产，将为太空飞机和未来航天运输带来革命性变革。可惜的是，尽管Reaction Engines在核心技术上做出重大突破，且完成了关键子系统地面测试，但因资金和商业模式未顺利落地，公司于2024年倒闭。SABRE的技术未来仍充满不确定性，但其思想和成果为后续探索留下了宝贵借鉴。
另一边，美国的Strutjet发动机项目也是试图攻克单级入轨的动力难题。它通过运用多模式火箭发动机，结合冲压喷气和火箭推进，实现飞行过程中动态切换。虽然与SABRE不同，Strutjet更强调发动机高推力和结构紧凑性的平衡，但同样旨在提升飞行燃油效率并优化飞行性能。这两类试图实现单级入轨的动力系统都表明了，为了突破火箭燃料效率天花板，未来的太空飞行要在传统火箭与高效大气发动机之间找到融合点。迄今为止，传统多级火箭仍主导市场，因其技术成熟及可承载更多有效载荷而被广泛采用。SpaceX的Starship作为现今世界最大且设计复用率最高的火箭，依然采用经典的火箭分级技术，在轨道入口和转轨上颇具优势。
其“烧毁然后回收”的大质量火箭阶段设计极具颠覆性创新，但其燃料消耗巨大且操作风险显著。从这一角度看，巴克·罗杰斯时代太空梦想中的单级入轨航天飞机仍具美学与技术上的吸引力，尤其是在未来能源、材料科学和热管理技术持续进步的驱动下，曾经难以克服的障碍有朝一日可能一一被攻破。而在这一进程中，混合推进、空气呼吸火箭、复合循环发动机或将替代传统纯火箭发动机，成为主流技术方向。此外，如何实现航天器快速周转和高频次发射，也将成为各国航天机构和商业企业竞逐的下一个里程碑。回顾历史，太空飞机不仅是技术的革新，同样承载着人类对未知的探索欲望和对未来自由出行的憧憬。与火箭相比，单级入轨航天飞机让太空旅行更贴近普通人的生活，象征着一个飞行如同乘坐早班机一般日常化的理想图景。
马斯克的冒险精神值得尊敬，但或许科技发展的真正突破，不仅仅依赖于大火箭的推陈出新，也需要借鉴过去那些曾闪耀灵感光芒、虽未及时得到实现的科技梦想。太空的未来不仅属于火箭巨兽，更属于那些大胆探索复合动力、热管理创新和结构极限的新思路。事实上，国际上越来越多的企业和研究机构已经在小步快跑地重启空气呼吸火箭发动机及相关技术开发，试图延续SABRE和Strutjet的梦想。欧洲、日本和中国等国均投入相当资金，组织跨学科团队破解发动机耐热、材料轻量化和高推重比设计中的难题。这些努力不仅将促进未来亚轨道旅游与轨道运输的繁荣，也为人类建设月球基地或火星殖民奠定坚实基础。总而言之，八十年代的巴克·罗杰斯式太空幻想并未因时代变迁而消逝，它们正通过现代科技的持续进化，展现出极大的现实意义和价值。
虽然当前单级入轨航天飞机尚未普及，但借助新技术和跨界创新，它仍有可能成为未来太空交通的主流形态。未来的太空之门等待我们以更广阔的视野和更卓越的技术，去推开改变世界的新天地。
