第一款可重復(fù)利用的火箭

楊先碧

在已有的航天器發(fā)射過(guò)程中，火箭是很大的一筆一次性開銷，因?yàn)榛鸺盏倪^(guò)程就是自我犧牲的過(guò)程。一次航天發(fā)射任務(wù)之后，火箭只剩下幾乎沒(méi)有多少再利用價(jià)值的殘骸。美國(guó)一家民用太空公司決定改變火箭的命運(yùn)，它們開發(fā)出世界上第一款可以重復(fù)利用的火箭。目前，這款火箭已經(jīng)成功完成兩次短距離試飛。

重復(fù)利用節(jié)約成本

目前，已經(jīng)完成航天器發(fā)射任務(wù)的各種火箭都是一次性的，完成任務(wù)后就變成了殘骸掉落到地面上。一次航天發(fā)射任務(wù)，火箭的開銷就會(huì)花費(fèi)數(shù)千萬(wàn)元人民幣。然而，按照現(xiàn)在的設(shè)計(jì)，火箭要回收要加裝隔熱設(shè)施、降落控制器、緩降設(shè)備。就算這樣，火箭在經(jīng)過(guò)穿越大氣層的高溫灼燒和降落到地面的沖擊之后，火箭發(fā)動(dòng)機(jī)不可能毫發(fā)無(wú)損，維修又是一大筆費(fèi)用。根據(jù)以往的研究，回收利用火箭的費(fèi)用比新造火箭還要大，這就是各國(guó)放棄回收利用火箭的原因。

然而，美國(guó)的太空探索公司還是認(rèn)為不對(duì)火箭重新利用真是太可惜了。于是，他們開始研制可以像航天飛機(jī)那樣可以重復(fù)利用的火箭。現(xiàn)在，他們已經(jīng)初步獲得成功，研制出一款名為“螞蚱”的可重復(fù)利用火箭。之所以取名“螞蚱”，是希望新的火箭能像螞蚱那樣隨意起降而不會(huì)損傷自己。

兩次測(cè)試獲得成功

2012年11月，太空探索公司完成了第一次測(cè)試，這架火箭飛了5.4米高，飛行距離為1.8米，飛行過(guò)程歷時(shí)8秒。按照這個(gè)高度和距離來(lái)看，“螞蚱”似乎更像一款玩具，它甚至比不上節(jié)日煙花飛行的高度和距離。不過(guò)，“螞蚱”并非玩具，它是一架真正的火箭，有40米的“身高”，這個(gè)高度并不輸給其他火箭。

在2012年12月中旬的一次測(cè)試中，它飛了40米高，歷時(shí)29秒。更加令人興奮的是，它又返回來(lái)了，穩(wěn)穩(wěn)當(dāng)當(dāng)?shù)亟德湓诎l(fā)射臺(tái)上，沒(méi)有出任何差錯(cuò)。這次發(fā)射再次驗(yàn)證了“螞蚱”的垂直起降技術(shù)和飛行控制技術(shù)已經(jīng)比較成熟。為了在空中完成盤旋和降落等動(dòng)作，“螞蚱”采用了閉環(huán)矢量推力和油門控制技術(shù)。為了讓人們對(duì)“螞蚱”有一個(gè)更直觀的認(rèn)識(shí)，太空探索公司把一個(gè)2米高的牛仔造型假人裝在火箭的起落架上。

“螞蚱”的起落架支撐范圍較大，在飛行期間可被折疊起來(lái)，并有技術(shù)十分先進(jìn)的隔熱設(shè)施，避免起落架在穿越大氣層時(shí)因高溫而損壞。起落架有4條起落腿，在即將降落的時(shí)候，“螞蚱”才像飛機(jī)那樣把起落腿慢慢伸出來(lái)。由于采用了液壓減震器和鋼支撐結(jié)構(gòu)，“螞蚱”可以安全穩(wěn)定地垂直降落，并不需要飛機(jī)那樣的滑行過(guò)程。

航天領(lǐng)域的新革命

接下來(lái)，“螞蚱”要一步步地增加升空高度。隨著高度的增加，隔熱保護(hù)設(shè)施的測(cè)試就顯得更加重要了。如果最終的測(cè)試顯示它能完成幾百千米高度的往返過(guò)程，那么這種火箭將可能引發(fā)航天領(lǐng)域的新革命，未來(lái)的太空發(fā)射成本將會(huì)大大降低，平民化的太空旅游時(shí)代才能真正到來(lái)。

有了可重復(fù)利用的火箭，進(jìn)行多個(gè)行星間的連續(xù)探索會(huì)變得可行。太空探索公司的創(chuàng)始人認(rèn)為，如果人類希望在未來(lái)任意穿梭于多個(gè)行星之間，可以多次利用的火箭會(huì)是必不可少的交通工具，否則人類將寸步難行。他希望有一天在火星上建造一個(gè)殖民地，而可重復(fù)使用火箭是實(shí)現(xiàn)這一夢(mèng)想的“關(guān)鍵一步”。

（責(zé)任編校：賀年青）