王新同
一枚擁有透明箭體、外形炫酷的火箭矗立在一片空地上等待發射。“倒計時開始,3、2、1,發射!”火箭拖著尾焰驟然升空,多個攝像機位,呈現了發射瞬間的氣勢。而觀看視頻的網友也沒閑著,紛紛發來:“各地信號跟蹤正常的檢測結果”“空中姿態正常,陜西跟蹤正常,安徽遙感監測正常,貴州信號正?!?/p>
隨后,火箭下落,降落傘成功打開,火箭順利著陸并被回收。近期,火箭的設計者——00后大學生劉上火了,連央視新聞都對他進行了報道?!澳阏Σ簧咸炷亍边@句網絡戲言,被這個天才少年實現了。其間,曾經歷數次失敗,未來,他想用火箭來送快遞!
今年19歲的劉上,出生在湖南常德市一個普通職工家庭。由于爸爸劉正華愛看《三體》之類的科幻小說,而且平時喜歡搞一些小發明、小創造,比如家里的書架、板凳等都是用舊雜志做成的,漂亮、時尚又環保。他還用廢舊金屬為兒子做戰車、變形金剛等。受其影響,劉上自幼就在腦海里種下了熱愛科學的種子。
有趣的是,媽媽給他買的各種玩具,甚至家里的鬧鐘,常常被愛“鼓搗”的劉上“大卸八塊”,但通過摸索,他3歲時就能一點點再組裝上。就這樣通過分解組合,小家伙漸漸弄懂了發條、齒輪等零件的工作原理。
到讀小學時,動手能力很強的他,甚至能用別人扔掉的廢銅爛鐵等,自制出各種有趣的玩具,讓小伙伴們愛不釋手。尤其是劉上用廢舊塑料瓶做出的“水火箭”,連老師都不由得對他刮目相看。
讀初中時,喜歡科技制作的劉上,閱讀了大量科普讀物,甚至翻爛了兩套百科全書,尤其對火箭、衛星等產生了濃厚興趣。
一次,他在一本雜志上看到美國硅谷科技天才馬斯克,也就是如今聞名全球的斯特拉電動汽車老板,他歷經無數次失敗后,實現了私營企業火箭順利折返、海上火箭回收等壯舉。
換句話說,這種可重復利用的火箭,可以往太空中送貨,大大節約了成本。劉上對之驚羨異常。尤其對這個獨立特行的“大神”非常崇拜,他立志要成為中國的“馬斯克”。
讀初一時,劉上在老師指導下,開始跟一幫同學“玩航?!薄F饺绽铮喿x的全都是有關航空航天方面的書籍。興趣是最好的老師,劉上的房間里也擺滿了各類制作航空模型的設備和工具。他曾寫下:“最吸引我的東西是航模、火箭,化學?!?/p>
2015年冬天,劉上看到網友自制無人機航拍器,覺得在高空中用這種大視野拍出的畫面,非常壯美,于是他就產生了自制無人機的想法。
普通人也許覺得這孩子有點異想天開,無人機都是買來的呀,誰還能自己鼓搗?但對劉上來說,還真的難不倒他。后來他網購了一些零部件,僅用10天,便制作出一架翼展1.9米的無人機。同小伙伴們買來的“小不點”相比,這架被命名為“獵鷹”的無人機顯得非常霸氣!
2016年春天,劉上又對其做了進一步的改良?!矮C鷹”具備定點、定向、定高、自動返航飛行等功能。隨后,他利用周末操控著自己組裝的無人機,從1600米高空航拍了桃花源大橋、柳葉湖、桃花島等常德美景,拍出的畫面效果,同學和老師們看后都頗感震撼。
向來喜歡新生事物的爸爸劉正華,還鼓勵兒子自學軟件,對視頻進行后期制作。后來這條視頻上傳網絡,吸引了眾多網友觀看,劉上還因此收獲了一批粉絲呢!
其間,劉上在網上認識了一群航空愛好者,萌發了研制探空火箭的想法。他除了上網查資料和自學,還在網上購買了高氯酸銨、高分子粘結劑等材料回家研究。就連劉上自己,都覺得有點“走火入魔”了。對于孩子的愛好,父母始終保持大力支持和開明的態度,哪怕是做實驗曾經差點讓家里燒起來,他們也沒有反對過。
“最初只打算做成簡單的模型,隨著模型完成,我希望火箭能飛上天?!敝谱鬟^程中,各種困難接踵而至,但劉上從不放棄。用半年多的時間,通過自學和與航天愛好者交流,劉上逐一完成火箭的機械設計。
那年暑假,劉上對火箭發動機進行了第二次地面熱試車,當他按下手中遙控器的點火按鈕時,沒想到“轟”的一聲巨響,發動機及試車裝置在煙霧中化為了碎片。萬幸的是,這次事故沒有炸傷人。
這次試車雖然失敗,但劉上并沒有因此氣餒。他對爆炸原因進行了分析,再次改進發動機。用PVC水管制作箭體、買來3D打印機打印出火箭頭錐,經歷了多次制作、調試和發射,2016年8月4日,劉上終于把這個長135厘米、重4.4公斤的火箭,拖到了常德市城區芙蓉北路的一處空曠工地上,進行試飛。
倒數聲中,火箭“嗖”地一聲沖上高空,鉆進厚厚的云層,消失在大家的視野外,攝影機根本來不及捕捉它的身影??吹交鸺晒Πl射,身穿黃色T恤、手拿遙控器的劉上興奮得跑了起來。
本來點火、發射、升空、開傘控制裝置、降落傘彈出,整個過程都在他的計劃中,但出人意料的是,降落傘卻在彈出的一瞬間撕裂了,導致火箭硬著陸摔了下來,可想而知,用于采集溫度、氣壓等大氣數據的探測設備全部損壞。
劉上從恢復的殘缺數據中,大致推算出火箭的飛行高度達到了1000米左右。盡管這個15歲少年自制小火箭升上了千米高空,但最終的試驗結果卻完全可以用“一塌糊涂”來形容。
雖然表面上看,是降落傘彈出的問題,其實這其中還牽涉到很多非常復雜的技術問題,而在當時,對一個高中生來說,憑他的知識結構想解決這些專業設計方面的難題,簡直難以想象。了解到發射失敗的情況,父母都沒有責備他,尤其喜歡科技制作的爸爸,還幫他分析設計方面的缺陷,并鼓勵他“加強學習,從頭再來”。
讓劉上興奮的是,2019年,他以優異成績考入南京航空航天大學,學的是航空航天工程專業。這也是填報高考志愿時,爸爸提出的建議,而對瘋狂熱愛航天和火箭的劉上來說,這無疑是如虎添翼。
因為他一直的夢想,就是有一天自己設計制作的火箭能真正飛上天!而不是像上次的“大炮仗”那樣,能飛上天卻無法回收,充其量那只是個“半拉子工程”。
2019年10月的一天,劉上看到國外知名的火箭愛好者“BPS.space”制作的姿態控制火箭,大開眼界。
為火箭安裝姿態控制系統后,升空的火箭會根據傳感器收到的數據,在空中自動調整姿態?;鸺€能在空中完成推力矢量和鴨翼控制的切換,全程無需遙控。
劉上決定也要做出這樣的火箭,這對他是一次全新的嘗試,也是挑戰。他開始自學機械設計、3D建模、發動機、燃料、編程、飛控算法、3D打印等相關知識和技能。
2020年,劉上在家上網課之余,他開始著手制作火箭。這次,在爸爸的大力支持下,他推倒過去的方案,對新火箭重新進行了設計。
劉上說:“兩次攻關,發動機矢量噴口設計、燃料調配最關鍵。”除了參考書籍,他還進行了大量試驗,不斷驗證、改進。劉爸爸明白,尤其是火箭燃料的安全性,不容許有一點兒失誤,否則就會發生爆炸等意外事故,這可不是鬧著玩的。
由于存在著很大的危險,所以,每次試驗時,劉上都會找無人的地方,提前找好掩體,備好滅火器,遙控點火。這時,父親劉正華就是他的主心骨和得力助手。
除了解決發動機難題外,劉上還對火箭進行多項設計,如自帶起落架、無須發射架輔助便能起飛等。《模型小火箭發射》《小型火箭TVC推力矢量控制器》《自制碳纖維固體火箭發動機第7次測試成功》……
劉上上傳到Bilibili視頻網站上的37個視頻,記錄了他制作火箭的全過程。但背后的艱辛,只有父親了如指掌,網友們并不清楚。
劉上最感激的就是爸爸,在搞發明創造這方面,他是全力以赴的支持。盡管家里并不富裕,但無論購買材料、配件等花多少錢,父親都非常舍得,從來沒有因兒子大把“燒錢”心疼過。他認為劉上不是胡鬧,而是實實在在的在做科學試驗,家里應該盡最大努力幫兒子實現自己的夢想!
在一個有關火箭發動機的視頻評論區里,劉上寫了這樣一段話:“設計火箭項目我會持續地做下去,這是一個充滿著困難與挑戰的過程,同時也是一個長久的過程,需要我不斷地去學習、不斷地去探索、不斷地去嘗試,但只要一直堅持下去,說不定哪天就成功了。”
盡管其間經歷了一次次的失敗,也花了不少錢,但劉上總是一副雄心勃勃、志在必得的樣子,從來沒有因為挫折灰心喪氣過。
2020年8月,劉上費盡心血設計、制作的這枚火箭,終于完成了。他特意邀請了5名資深航空愛好者協助發射。此時,只見一枚擁有透明箭體、外形炫酷的火箭,矗立在一片非??諘绲幕牡厣系却包c火”。只聽一名助手喊道:“倒計時開始,3、2、1,發射!”劉上迅速按動了發射按鈕,發動機點火。
那一刻,壯觀的一幕出現了。只見那枚火箭拖著尾焰驟然升空,多個攝像機位,呈現了發射瞬間的氣勢。通過安裝在火箭上的攝像頭,觀眾們得以在空中俯瞰平原上的城市與遙遠的地平線,一時間,仿佛個個置身于火箭發射中心,體驗了一把親臨發射現場的激動。
有趣的是,大批觀看視頻的網友也沒閑著,于是,畫面中出現了他們紛紛發來的聲音:“各地信號跟蹤正常的檢測結果”“空中姿態正常,陜西跟蹤正常,安徽遙感監測正常,貴州信號正?!?/p>
這枚火箭經過一段平穩飛行后,開始下落,盡管有網友已經開始歡呼,殊不知,這時反而是劉上最緊張的時刻,因為幾年前那次試驗因設計存在問題,就是因為關鍵時降落傘發生故障,導致前功盡棄的。這時,父親劉正華的心也提在了嗓子眼上,生怕降落傘在打開時,出現哪怕一點點故障。
值得慶幸的是,降落傘根據設計程序成功打開了,火箭順利著陸并被回收,其實這才是最關鍵的一步。不懂行的人,看似一切都順理成章,其實里面的科技含量太高了。要知道,大家以往在電視里看到的衛星發射的場面,那可都是國家級的,從火箭到衛星設計,有著成千上萬的科學家和專業人員“聯合作戰”,而劉上的這枚火箭,卻是他單槍匹馬獨自完成的。他僅僅是個剛滿19歲的小小少年!
在Bilibili視頻網站、抖音等網絡平臺,劉上發射火箭獲得上千萬網友圍觀、點贊。看完視頻,不少人為劉上點贊!
“看到火箭發射成功,很有成就感。”劉上說,火箭搭載自制的TVC發動機,發動機噴口可向不同方向偏轉,只要稍稍調整方向,就可以確保火箭筆直升空。這臺TVC發動機是劉上最滿意的設計之一,研制耗時4個月,經歷數次失敗。
劉上的父親劉正華介紹說,這枚火箭高約96厘米、直徑9.5厘米,重3.1公斤,不同部件用到光固化樹脂、電木、碳纖維、不銹鋼等材料。
“你咋不上天呢?”沒想到這句網絡戲言,被這個天才少年實現了。很快,連央視新聞都對火箭的設計者劉上進行了報道。
如今,劉上沒有就此停止研究,他說:“這枚火箭還沒有達到最高的性能比?!蓖ㄟ^安裝在火箭上的傳感器和定位模塊,他采集到了本次飛行的各類數據,將繼續改進程序算法。他說:“我最終的目標是用火箭送快遞!”
這個想法聽起來似乎有點天方夜譚,其實很靠譜。劉上說,裝載著貨物的火箭“快遞員”會精準地射向目的地,并在到達后通過減速發動機安全軟著陸。為此,他確定了三步走的研發策略:“姿態控制、飛行軌跡控制、定點軟著陸?!贝舜蔚某晒Πl射,讓他離目標更近了一步。
如今,“天才少年”劉上在網絡上火了,他說自己的偶像就是硅谷的馬斯克,對于研究火箭,劉上幾乎到了癡迷的地步。也正是因為他的狂熱愛好,才成就了少年今天的成就。有網友甚至稱他是中國版的“馬斯克”,劉上始終相信有夢想就去追,萬一實現了呢!
7年里,劉上一直堅持著自己的熱愛。今后,他也希望將熱愛變成事業,為我國的航天事業,貢獻自己的一份力量。
編輯/征?貞