应该注意的是,航天器在大气层边缘弹跳飞行时,升力的来源将不是常规的机翼,而是激波。返回时的高速足以产生一个强大的激波锥,这相当于一圈坚硬如铁的盾牌。有意思的是,这道盾牌在压缩前方空气时,不仅吸收气动加热,还产生压缩升力,好比滑水板在水面高速划过时产生的动浮力一样。控制航天器的姿态可以有效地改变激波的形状和迎角,进而改变升力的大小,控制反弹的力度;甚至可以产生侧向的升力,改变航向。随着动能在每一次弹跳中的消耗,航天器的迎角应该有所增加,以补偿升力的损失。最后速度降低到不足以维持强大激波锥的时候,也是该返回地球的时候了。

当然,要是速度足够,或者在弹出时有额外动力助推,还可以实现多次滑跃
但这样的大气层边缘的滑跳飞行的意义远远大于航天器返回。
1933年,德国火箭科学家尤金·桑格尔提出火箭助推-大气层边缘跳跃飞行的概念。也就是说,火箭将载荷推出大气层之后,然后用类似嫦娥四号返回段弹跳轨迹的方式延长射程。桑格尔计算出,从德国发射导弹的话,需要三次跳跃就可达到美国东海岸。桑格尔弹道的特点是利用近地空间几乎真空的低阻力延长射程,但问题在于反弹的升力机制并不明确,弹道控制问题更是空白,即使最后实现,导弹也将豪无精度可言。

尤金·桑格尔

桑格尔的“银鸟”火箭动力高超音速轰炸机
1948年钱学森在美国火箭年会上提出火箭助推-再入大气层滑翔机动飞行的概念。与桑格尔弹道不同的是,钱学森弹道进入大气层后,完全依靠大气层内的气动滑翔维持进一步飞行,实现更大的射程。这样的好处是保持了常规气动飞行器的气动控制和命中精度。在精确制导时代,这样的复合弹道更可以以弹道导弹为运载工具,把常规的反舰导弹运送到目标区,将其释放,然后转入常规的导弹攻击。弹道导弹的高速可以大大缩小目标的逃逸窗口,常规导弹则保证机动追击和精确命中。这种攻击方式对于航空母舰、两栖攻击舰、补给舰、舰队油船等行动相对笨拙的大型舰船特别有效,甚至在理论上还可以空空导弹为有效载荷,用于攻击预警机、加油机、运输机、电子战飞机等大型高亚音速飞机。相比之下,常规的超远程飞航式导弹的飞行时间太长,有很大的逃逸窗口或者拦截窗口,战术价值不高。钱学森弹道的难点在于再入初期,这一段高超音速、高热负荷的飞行大大超过常规导弹的工作范围,弹道导弹不可能在再入前释放常规导弹,在再入后也必须充分减速才能释放常规导弹,大大降低了钱学森弹道的优越性。

钱学森

桑格尔弹道用大气层外无空气阻力的弹道飞行最大限度地增加射程,钱学森弹道用大气层内的机动滑翔在增加射程的时候保证精度
但是,把桑格尔弹道和钱学森弹道相结合,不仅可以大大延长射程,还有助于有效转接到大气层内常规导弹的工作条件。桑格尔弹道在最终自由下落时,速度和高度大大降低,使得释放适当改装的常规导弹成为可能。在洲际导弹的射程早已达到全球的情况下,大大延长射程依然是有重大意义的,这可以大大减小导弹的尺寸和重量,不仅降低成本,也有助于机动发射。更重要的是,这有助于把弹道导弹战术化。不难想象,中程弹道导弹以常规反舰导弹或者空空导弹为载荷的话,采用桑格尔-钱学森弹道之后,可以在几千公里的范围上对敌人的舰艇和飞机造成巨大的威胁。当然,在这样的距离上发现目标和指挥控制依然是巨大的挑战,但具有足够长的矛无论如何也是在这样的距离上形成有效打击能力的关键一步。

据说DF-21D用钱学森弹道增加射程和实现弹道导弹反舰,但与桑格尔弹道结合的话,不仅进一步增加射程,还大大提高飞行速度,增加拦截难度
另外,随着反弹道导弹技术的进步,弹道导弹突防的成功关键在于变轨。在外层空间变轨需要大量抛射火箭燃气,成本和难度较高,变轨幅度也有限。桑格尔-钱学森弹道更容易实现变轨,代价是速度有所降低,但机动的高超音速飞行依然是反导拦截的巨大难题。由于弹道导弹沿固定的抛物线弹道飞行,导弹起飞后不久,就能判断整个飞行轨迹和命中目标。这也是反导拦截的基础。反导导弹向来袭导弹预计弹道沿途中最有利的拦截发射,位置守株待兔,只需要有限的机动能力以补偿弹道计算的误差。但高超音速机动飞行的话,守株待兔就不管用了,需要对目标有较大的能量差才能保证有效拦截,主要是在拦截终点要有比目标更高的速度和更大的机动性。由于高超音速导弹的预警时间本来就有限,反导系统要具有相当大的射程才能有效保护己方目标,但这对反导导弹的加速、射程、机动性、终端速度的要求进一步提高,拦截难度实际上超过了速度更高但固定弹道的纯弹道导弹。

美国研究全球打击系统已经多年,但尚在理论研究和技术验证阶段。中国的发射成功震动了美国军界,这是比航母更加令美国忧心的杀手锏,日本、印度就彻底默不作声了。
更长远来说,如果再入的导弹装备了适合超高空和高超音速飞行的超燃冲压发动机的话,桑格尔弹道的射程就只受弹载燃料的限制了。这将是真正的全球打击系统的基础。
当然,嫦娥系列是和平利用空间的努力,但这并不排除有关空间技术具有军事应用的潜力。要实现可机动的桑格尔弹道,嫦娥返回器基本为钝头圆锥的外形并不理想,而应该是接近微型航天飞机那样的升力体。但这是可贵的第一步。
