楊先碧
在已有的航天器發射過程中,火箭是很大的一筆一次性開銷,因為火箭升空的過程就是自我犧牲的過程。一次航天發射任務之后,火箭只剩下幾乎沒有多少再利用價值的殘骸。美國一家民用太空公司決定改變火箭的命運,它們開發出世界上第一款可以重復利用的火箭。目前,這款火箭已經成功完成兩次短距離試飛。
重復利用節約成本
目前,已經完成航天器發射任務的各種火箭都是一次性的,完成任務后就變成了殘骸掉落到地面上。一次航天發射任務,火箭的開銷就會花費數千萬元人民幣。然而,按照現在的設計,火箭要回收要加裝隔熱設施、降落控制器、緩降設備。就算這樣,火箭在經過穿越大氣層的高溫灼燒和降落到地面的沖擊之后,火箭發動機不可能毫發無損,維修又是一大筆費用。根據以往的研究,回收利用火箭的費用比新造火箭還要大,這就是各國放棄回收利用火箭的原因。
然而,美國的太空探索公司還是認為不對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那樣可以重復利用的火箭。現在,他們已經初步獲得成功,研制出一款名為“螞蚱”的可重復利用火箭。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損傷自己。
兩次測試獲得成功
2012年11月,太空探索公司完成了第一次測試,這架火箭飛了5.4米高,飛行距離為1.8米,飛行過程歷時8秒。按照這個高度和距離來看,“螞蚱”似乎更像一款玩具,它甚至比不上節日煙花飛行的高度和距離。不過,“螞蚱”并非玩具,它是一架真正的火箭,有40米的“身高”,這個高度并不輸給其他火箭。
在2012年12月中旬的一次測試中,它飛了40米高,歷時29秒。更加令人興奮的是,它又返回來了,穩穩當當地降落在發射臺上,沒有出任何差錯。這次發射再次驗證了“螞蚱”的垂直起降技術和飛行控制技術已經比較成熟。為了在空中完成盤旋和降落等動作,“螞蚱”采用了閉環矢量推力和油門控制技術。為了讓人們對“螞蚱”有一個更直觀的認識,太空探索公司把一個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,并有技術十分先進的隔熱設施,避免起落架在穿越大氣層時因高溫而損壞。起落架有4條起落腿,在即將降落的時候,“螞蚱”才像飛機那樣把起落腿慢慢伸出來。由于采用了液壓減震器和鋼支撐結構,“螞蚱”可以安全穩定地垂直降落,并不需要飛機那樣的滑行過程。
航天領域的新革命
接下來,“螞蚱”要一步步地增加升空高度。隨著高度的增加,隔熱保護設施的測試就顯得更加重要了。如果最終的測試顯示它能完成幾百千米高度的往返過程,那么這種火箭將可能引發航天領域的新革命,未來的太空發射成本將會大大降低,平民化的太空旅游時代才能真正到來。
有了可重復利用的火箭,進行多個行星間的連續探索會變得可行。太空探索公司的創始人認為,如果人類希望在未來任意穿梭于多個行星之間,可以多次利用的火箭會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殖民地,而可重復使用火箭是實現這一夢想的“關鍵一步”。
(責任編校:賀年青)