就在全世界的目光都聚焦于星舰(Starship)时,SpaceX公司另一位任劳任怨的“老兵”——猎鹰9号火箭,在悄无声息中又创造了新的历史。
最近,一枚编号为B1067的猎鹰9号一级助推器,在将一批星链卫星送入轨道后,平稳地降落在海上回收船上。这是它第30次执行太空飞行任务。而在此之前不到24小时,另一枚火箭的成功回收,也让SpaceX的海上无人回收船着陆总次数达到了惊人的400次。
一枚火箭,重复使用30次。今天,我们似乎已经对这样的新闻习以为常,甚至上不了热搜。但如果把时钟拨回到十年前,这不仅是天方夜谭,甚至在许多业内专家看来,是一种既不经济又没效率的“笨办法”。
故事的核心,在于“火箭回收”这项技术。传统火箭都是一次性的,像一根昂贵的烟花,放完就没了。SpaceX的创始人埃隆·马斯克从一开始就想打破这个规则,让火箭像飞机一样可以重复使用,从而彻底颠覆航天发射的成本。而实现这个目标,最难的一步,就是让飞出去的一级助推器,自己再飞回来。
这里最大的技术挑战,叫做“超音速反推”(supersonic retropropulsion)。我们来把它翻译成大白话:火箭在把载荷推到一定高度和速度后,一级助推器会分离,然后从几十公里甚至上百公里的高空掉回地球。在重返大气层时,它的速度是音速的好几倍。你要做的,就是在这种比子弹还快的下坠过程中,精确地点燃发动机,对自己进行反向喷射,也就是“踩刹车”,好让自己能平稳落地。
这有多难呢?在超音速状态下,空气不再是温柔的助力,而是狂暴的对手。强大的冲击力产生的高温可以超过500摄氏度,巨大的动压仿佛一只无形的手,要将火箭底部的发动机直接撕开。公司的推进部门负责人汤姆·穆勒(Tom Mueller)事后回忆,在2013年SpaceX首次尝试这项技术时,他们只是想验证一下理论,没人觉得能一次成功。但当他从飞机上传回的实时画面里,看到火箭引擎的光芒真的在漆黑的海面上亮起,并且箭体完整地降落到海里时,所有人都被震撼了。那个瞬间证明了,这条路,虽然难,但走得通。
然而,在SpaceX埋头攻克这个难题时,整个航天工业界的主流却充满了怀疑。
21世纪10年代中期,欧洲和日本都在规划自己的下一代主力火箭——阿丽亚娜6号和H3火箭。经过评估,他们不约而同地放弃了可回收路线,继续沿用传统的一次性火箭。他们认为,研制回收技术的投入太大,而且回收带来的额外重量会牺牲火箭的运载能力,得不偿失。
SpaceX在美国本土的主要竞争对手——联合发射联盟(United Launch Alliance, ULA),一家由波音和洛克希德·马丁两大军工巨头合资的“国家队”,则表现得更为直接。大约在十年前,ULA的工程师发表了多篇论文和研究,试图从理论上证明SpaceX的整体回收方案是多么不切实际。
更有趣的是,ULA当时提出了自己的“回收方案”,并给它取了个意味深长的名字——SMART,即“明智的模块化自主返回技术”(Sensible Modular Autonomous Return Technology)。这个方案只回收火箭最昂贵的发动机部分,而不是整个一级助推器。这个名字的潜台词不言而喻:我们的方法是“聪明的”(SMART),那SpaceX那种把整个大家伙飞回来的方法,自然就是“愚蠢的”。
根据ULA在2015年的分析,他们“聪明”的SMART方案只要重复使用第二次就能节省成本,而SpaceX的“笨办法”则需要飞上10次,才能勉强回本。
十年后的今天,现实给出了最响亮的回答。
SpaceX的那枚“笨”火箭已经飞了30次,远远超过了当年被嘲笑的10次回本线。它的发射频率高到一年就能完成ULA过去数年甚至更长时间才能达到的发射总量。而那个听起来很“聪明”的SMART方案,至今还停留在理论构想的图纸上。
通过一次又一次的发射和回收,SpaceX不仅验证了“笨办法”的可行性,更用十年时间,将它打磨成了这个星球上效率最高、成本最低的太空运输系统,与曾经的竞争者们拉开了至少一个时代的技术差距。
而随着未来星舰的成熟,这个差距或许还会进一步扩大。
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视频为当年SpaceX“自嘲”猎鹰9号着陆失败的集锦,是时候来回顾一下了!视频来源:SpaceX
信源:Eric Berger发在 ArsTechnica 上的报道 http://t.cn/AXvupI0j
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