航天史是一个不断进步、不断发展的历史，太空科学世界是无穷尽的领域，人们应勇敢地去探索。昨天的神话，今天就成了事实；如今的幻想，明天就可能成为现实。俄罗斯宇航先驱齐奥尔科夫斯基提出的火箭飞行理论，至今已 90 多年了。在他的《用火箭探索宇宙空间》论文中，证明了单级火箭不可能达到第一宇宙速度，提出采用多级火箭达到卫星入轨速度的解决办法。用单级火箭发射不了人造卫星，是因为单级型火箭要使卫星达到第一宇宙速度，必须把火箭的整个壳体也加速到同样的入轨速度，为此需额外消耗大量能量。多级火箭则不然，只有重量轻的末级火箭壳体与卫星一起达到入轨速度。而占绝大部分重量的一、二级壳体，则在速度较小的飞行途中被抛弃掉，所以耗费的总能量就要小得多。多级火箭的原理，只要几级火箭的速度累加起来达到宇宙速度，卫星即可入轨。也就是说，间接地减轻了火箭的结构重量，从而提高了火箭的质量比。多级火箭的缺点，一是结构复杂，二是抛掉的火箭白白地浪费了。

为了减轻日益增长的空间运输费用，许多科学家一直在研究单级火箭的入轨问题。也许有人会认为，只要把火箭做得大大的，推进剂装得多多的，或者加大推力，或者延长发动机工作时间，总能达到足够的速度。但是，齐奥尔科夫斯基的公式表明，火箭的速度等于它的发动机的喷气速度与其质量比的乘积，也就是，要提高单级火箭速度，一是提高喷气速度，二是减轻火箭干重，提高质量比。几十年来，科学家在提高喷气速度方面做了大量的研究试验工作，至今仍然只有用化学推进剂的火箭发动机最有发展前途。液氢液氧高能推进剂，喷气速度已达到 4.3～ 4.4 千米／秒，化学火箭发动机构造比较简单，在火箭干重中所占的比例较小。而以减轻推进剂贮箱、飞行器壳体和其它部件的结构重量对其改善性能的作用最大，因为这些重量也要千里迢迢送入轨道，多 1 千克结构重量就意味着要减少 1 千克有效载荷。人们已研制成功在高温下强度与重量之比非常高的新型材料，用它可大大减轻推进剂贮箱、主要结构和防热系统的重量。例如，可用复合材料和金属基材料取代铝制贮箱的结构材料。

此外，单级火箭使用成本的降低，主要取决于火箭和货物装运作业等的自动化程度，其中包括驾驶舱控制自动检测、电子设备的高可靠性和容错能力、再适应控制能力等。

1990 年美国政府提出单级入轨火箭技术计划，要求研制一种能全部重复使用的运载器。具体招标的要求是：①能满足绝大部分有效载荷的发射要求；②近地轨道的运载能力为 5～10 吨；③当有一台发动机出现故障时能安全返回地面；④地面周转期为 7 天；⑤每千克有效载荷发射费为 220～2200 美元。

美国麦道公司和通用动力公司联合提出了垂直起飞、垂直降落的方案，洛克威尔公司提出垂直起飞、水平降落的方案，而波音公司则提出水平起飞、水平降落的方案。经过专家们的评审，认为水平起飞或降落都离不开机翼，而机翼无论在重量或是在体积上所占的比例都很大，因而麦道公司等的底部带有襟翼的垂直起降运载器方案中标。 麦道公司的运载器方案取名为“三角快艇”。它是由一种火箭发动机提供动力单级入轨、垂直起降、全部重复使用的运载器。可象民航飞机那样维护、操作和运转，但外形却为瓶状、无机翼的单级入轨且可人货兼运的航天运载器。三角快艇高约 39 米，前部呈圆锥形，向后逐渐过渡为宽约 12 米的方形基底，与一般火箭相比显得粗短些。起飞重量 590 吨，装有 530 吨液氢液氧推进剂。位于运载器的头锥部有一个 4.6×4.6 ×6.7 立方米的有效载荷舱。它能将 9.1 吨重的有效载荷送入近地轨道。

三角快艇采用液氢液氧火箭发动机。它具有重量轻、地面辅助工作简单、燃烧产物无污染等优点。该发动机选用的是模块化塞式型，有 12 个独立燃烧室，可通过调节各燃烧室的推进剂流量，能较方便地控制推力的大小与方向。

三角快艇结构拟采用最新材料，壳体用石墨环氧树脂、铝合金蜂窝夹层结构，液氢箱用环氧树脂加强韧性的石墨织物，液氧箱用耐高温的铝铜铌合金，发动机用耐高温的镍铬铁合金，其余结构用碳? 碳化硅复合材料。这些新型轻质材料的大量使用，保证了三角快艇的高质量比。

三角快艇采用自适应制导系统、全球定位导航系统和自动进行故障诊断、校正和报告的健康管理系统。空间飞行时通过发动机摆动或发动机调节流量进行姿态控制，由反作用控制系统进行入轨、在轨和出轨机动。在大气内飞行时采用空气舵、火箭发动机组合式姿态控制模式。

进入 21 世纪，三角快艇将投入正式运营。它首先在技术厂房经检修完毕后，以专用运输车辆将其运送到发射场，耸立在发射台上。然后对它加注燃料，安装有效载荷，当各部分检查合格，确认一切正常后方可点火发射。快艇点火后，垂直起飞，上升到预定高度后，发动机关机，靠惯性滑行到预定轨道。在轨道上运行时，按预定时间执行各项任务。事成之后，由反作用控制系统作出轨机动，重返大气层，靠气动阻力减速下降，快艇转动使之头朝上回复到垂直状态，继续下降，在接近地面时，发动机再次点火，反推减速。通过全球定位系统自主导航，快艇横向机动，调整到预定地点垂直着陆。

三角快艇单级入轨火箭与航天飞机一样，能执行多种航天使命。可把航天员定期送到太空站，把需要轮换的航天员接回地面。还能把在轨道上运行的卫星，通过中间运转器回收后再转送至地球。并可对空间站与卫星实施太空维护服务，以及为空间站运送航天员生活必须品、补充更换仪器等。

三角快艇的有效载荷舱采用标准化的设计，用户需搭载的有效载荷只要按其标准在几小时前送到现场，便可参加试验，非常方便、省时。由于运载器的可重复使用性和类似民航班机的运营方式，因而可大大降低发射费，大约为 100～1000 万美元，也就是说，每千克的有效载荷发射费为 100～1000 美元。

科学技术的进步与发展，必将推翻单级火箭不能入轨的论断，它的实现已为期不远。三角快艇将乘风破浪，穿梭在天地之间。