讓火箭多飛幾次

溫固華

飛翔是人類有史以來最美麗的夢想之一，無論是中國神話中偷食仙丹飛奔月球的嫦娥，還是西方故事里與海盜斗智斗勇的小飛俠彼得·潘，都滿載著人類對自由飛翔的渴望。千百年來，人類一直在探尋飛翔的奧秘。從羽毛制成的翅膀到騰空而起的熱氣球；從順風飛行的滑翔翼到直沖云霄的大飛機，憑借著非凡的才智，人類終于欣賞到了藍天上的壯麗景象。

到21世紀的今天，人類已經(jīng)可以飛出地球奔向太空，而其中最重要的飛行工具就是火箭。正是因為火箭的存在，人類才得以擺脫地心引力的束縛，去探索更為廣闊的宇宙空間。但是火箭也有弊端，它的造價特別昂貴，卻偏偏是一次性的飛行器。同學們想象一下，幾千萬元甚至上億元造出來的東西用一次就再也不能用了，是不是光聽著就很心疼呢？

別著急，美國的藍色起源公司有好消息傳來，它們的“二手火箭”成功發(fā)射并回收，一舉成為世界上第一家成功實現(xiàn)火箭重復使用的公司。也許過不了多久，火箭就能變得像飛機、汽車一樣普及，說不定在將來的某一天，同學們也能領略一回外太空的風光。

人們一度認為重復使用火箭不可想象，甚至還有人說火箭回收就是一個毫無希望的騙局，藍色起源公司的“新謝潑德”（New Shepard）火箭，讓這些人徹底閉上了嘴巴。

美國的藍色起源公司在2015年11月，首次實現(xiàn)“新謝潑德”火箭的回收，這是人類史上第一次成功回收可重復使用的火箭。接著在2016年1月，該公司使用此前回收的“新謝潑德”火箭從美國德州西部的試驗場發(fā)射升空，搭載著太空艙以接近4倍音速的速度飛升至101.7千米的高度，這個高度超出了世界公認的太空高度標準（100千米）。隨后火箭和太空艙都安全在地面著陸，一舉開創(chuàng)了火箭回收技術的新篇章。

兩次看似相同的發(fā)射，其中最大區(qū)別是對制導、導航和控制系統(tǒng)的邏輯進行了一個軟件變更。第二次發(fā)射的“新謝潑德”火箭更換了再次返回使用的降落傘，還升級了系統(tǒng)，力求全面模擬今后再發(fā)射時需要更換的零部件。

不管怎么說，“新謝潑德”火箭的重復發(fā)射與回收，都是一次前所未有的壯舉。

從外觀上看“新謝潑德”火箭顯得較為矮胖敦實，就像一根既粗又短的煙囪，似乎不太美觀，而且它只有1個噴嘴，跟動不動就有七八個噴嘴的大型火箭相比，顯得很是小家子氣。然而就是這個其貌不揚的家伙能把人送到太空，并且還能實現(xiàn)重復使用。

值得一提的是，“新謝潑德”火箭采用了推進式著陸的技術，而且在返回過程中，火箭與太空艙的著陸方式和地點并不一致。其中，火箭主體依靠八個制動裝置控制下降速度，在距離地面1.5千米時，自身裝載的BE-3火箭發(fā)動機點火，緩慢推進，確保飛船的姿態(tài)正確，從而完成軟著陸。而太空艙在降落時，則使用了三個大降落傘和反向噴射器來減速，成功在另一個地點安全著陸。

未來的“新謝潑德”火箭發(fā)送的飛船，預計可搭載乘客兩至三人，飛行高度為距地球100千米左右的太空軌道上。當然，它也可以用來向國際空間站運送物資。到那個時候，“新謝潑德”火箭就能完成從“其貌不揚”到“物美價廉”的大變身了。

火箭回收技術的研究，其實不止藍色起源一家公司，甚至不單單是美國在研究這項技術，像俄羅斯、法國，包括中國都有與之相關的研究計劃。那么，火箭回收究竟有何等魅力，讓這些空間技術的大國都爭先恐后地參與進來呢？

在藍色起源公司之前，有一家公司已經(jīng)做了大量關于火箭回收的研究，甚至還嘗試了好幾次可回收火箭發(fā)射的實驗，遺憾的是結果有些不盡如人意，這家公司的名字叫做——美國太空探索技術公司（SpaceX）。它旗下的“蚱蜢”火箭與“獵鷹9號”火箭，都是可回收火箭。其中的“獵鷹9號”與“新謝潑德”火箭相比，無論是尺寸還是功率都要更大一些，而且“獵鷹9號”火箭是近地軌道可重復使用火箭，其技術難度要比亞軌道的“新謝潑德”火箭復雜。

火箭可回收技術實現(xiàn)后，將大大節(jié)省航天發(fā)射的成本。據(jù)測算，對第一級火箭實現(xiàn)回收重復使用，能節(jié)省發(fā)射費用的80%；如果加上第二級，節(jié)省的費用能達到驚人的98%。以“獵鷹9號”為例，其燃料價值僅20萬美元（約合人民幣130萬元），其他費用全都花在硬件上，發(fā)射一次最少也要6 000萬美元（約合人民幣3.9億元），即使只讓發(fā)射成本降低80%，也是一件了不起的事情。

火箭可回收技術實現(xiàn)后，將大大降低太空旅游的費用。藍色起源一位技術負責人這樣認為：“火箭重復使用允許我們一次又一次地飛行，每次飛行都能提高太空探索和研究的經(jīng)濟可行性，為所有人開啟太空之旅。如果能像飛機一樣使用火箭，那么進入太空旅游的費用可能就只要幾百美元?！?/p>

火箭可回收技術的實現(xiàn)，或許是實現(xiàn)人類星際旅行、星際移民不可或缺的一步，它將給人類未來的星際航行提供原始的技術積累。我們有理由相信憑借人類的智慧與科技的力量，一次性的火箭肯定能多飛幾次，甚至有一天，它能載著我們的子孫后代飛出太陽系、飛出銀河系，飛向那些我們想去而去不了的地方。