“獵鷹9”精準(zhǔn)降落海面平臺(tái)的啟示

北京時(shí)間9日凌晨，美國(guó)太空探索技術(shù)公司在屢次嘗試失敗后，終于讓“獵鷹9”運(yùn)載火箭第一級(jí)在海面平臺(tái)垂直降落成功。

此次海上回收成功具有重要的象征意義。它如何能實(shí)現(xiàn)？對(duì)未來(lái)航天發(fā)射將產(chǎn)生怎樣的影響？又將給世界航天發(fā)展帶來(lái)怎樣的啟示？

“獵鷹9”回收先進(jìn)在哪里？

回收航天器并不新鮮，但回收火箭的難度要遠(yuǎn)大于航天飛機(jī)、飛船和返回式衛(wèi)星。這是因?yàn)樵绞羌?xì)長(zhǎng)的飛行物，越不好控制其空中姿態(tài)，要使細(xì)長(zhǎng)的火箭箭體精確地在海上平臺(tái)垂直著陸，是難上加難。

中國(guó)航天專家龐之浩介紹說(shuō)，實(shí)現(xiàn)這一突破需攻克兩大關(guān)鍵技術(shù)：一是通過(guò)運(yùn)載火箭上的液氮推力器來(lái)調(diào)整飛行姿態(tài)，使火箭幾乎沒(méi)有任何滾轉(zhuǎn)，在降落過(guò)程中一直與地面保持垂直；二是火箭發(fā)動(dòng)機(jī)要具有推力可調(diào)、多次啟動(dòng)等功能，以便軟著陸。“獵鷹9”火箭可通過(guò)主發(fā)動(dòng)機(jī)3次點(diǎn)火制動(dòng)減速，來(lái)控制火箭的下落速度，由每秒1300米減速為每秒2米。

在不久前中國(guó)“遠(yuǎn)望智庫(kù)”、《國(guó)際太空》雜志合辦的“遠(yuǎn)望論壇”上，有資深航天工程師指出，“獵鷹9”一級(jí)火箭的回收技術(shù)以著陸支架、姿態(tài)控制技術(shù)、推進(jìn)劑交叉供應(yīng)和高效發(fā)動(dòng)機(jī)為亮點(diǎn)。

這些技術(shù)單項(xiàng)看來(lái)與一些航天大國(guó)的現(xiàn)有技術(shù)相比并沒(méi)先進(jìn)到哪兒去，但將它們組合起來(lái)的系統(tǒng)卻非常優(yōu)異。這意味著不論火箭技術(shù)、衛(wèi)星技術(shù)，還是探測(cè)器外星著陸技術(shù)，都可以集成在一起，系統(tǒng)更優(yōu)化、指標(biāo)更先進(jìn)，這體現(xiàn)出火箭系統(tǒng)設(shè)計(jì)的出色能力。

對(duì)未來(lái)航天有何影響？

對(duì)“獵鷹9”海上回收成功，太空探索技術(shù)公司創(chuàng)始人、首席執(zhí)行官埃隆·馬斯克歡呼：“這是通往星空的又一步。”美國(guó)商業(yè)太空飛行協(xié)會(huì)發(fā)表聲明說(shuō)，快速可重復(fù)使用的火箭是更經(jīng)濟(jì)可行的未來(lái)太空飛行的關(guān)鍵，今天的成功是在這個(gè)領(lǐng)域“邁出的一大步”。美國(guó)空間新領(lǐng)域基金會(huì)說(shuō)，這次降落不僅將對(duì)航天產(chǎn)業(yè)產(chǎn)生影響，也將對(duì)未來(lái)的人類創(chuàng)新產(chǎn)生影響。

去年12月，太空探索技術(shù)公司曾成功在陸地回收“獵鷹9”火箭第一級(jí)。但是海上回收火箭難度大，因?yàn)楹Ｃ鏌o(wú)人船只有足球場(chǎng)那么大，且不斷移動(dòng)搖擺。此前4次海上回收嘗試均以失敗告終。

當(dāng)被要求評(píng)價(jià)此次成功回收的意義時(shí)，馬斯克說(shuō)：“要走向太空，就需要獲得（火箭）完全而且快速的可重復(fù)使用性能。一旦火箭第一級(jí)可以這樣做，這將對(duì)發(fā)射成本產(chǎn)生重大影響。”

按計(jì)劃，此次回收的火箭第一級(jí)將在10日運(yùn)回陸地。馬斯克說(shuō)，這枚火箭將進(jìn)行10次點(diǎn)火測(cè)試，如果一切情況良好，最早將在今年6月再次發(fā)射。他表示，火箭可重復(fù)使用很重要，但可能還要再過(guò)上幾年才能有效地做到這一步，在這期間仍將會(huì)見(jiàn)到一些失敗。

展望未來(lái)，馬斯克說(shuō)，一個(gè)目標(biāo)是讓火箭第一級(jí)重復(fù)用上10到20次，然后經(jīng)過(guò)整修再用上100次左右；另一個(gè)目標(biāo)是火箭第一級(jí)重復(fù)使用的時(shí)間間隔縮短至幾個(gè)星期。

獵鷹9”火箭本身成本在6000萬(wàn)美元左右，而每次加注燃料的費(fèi)用在20萬(wàn)到30萬(wàn)美元之間。因此一旦火箭第一級(jí)達(dá)到有效快速重復(fù)使用的程度，屆時(shí)發(fā)射成本將有望降到現(xiàn)在的百分之一。

一次成功的海上回收距廉價(jià)太空發(fā)射還遠(yuǎn)得很，也不是所有人都相信火箭回收就能降低發(fā)射成本，美國(guó)的航天飛機(jī)就是反例。但無(wú)論如何，正如馬斯克所言，這次軟著陸成功至少證明海上回收技術(shù)上可行。

為何“獵鷹”能成功？

近些年來(lái)，在美國(guó)航天局等政府機(jī)構(gòu)的支持下，美國(guó)軌道ATK公司、內(nèi)華達(dá)山公司、藍(lán)色起源公司等一批美國(guó)私營(yíng)航天企業(yè)獲得了長(zhǎng)足發(fā)展，太空探索技術(shù)公司更是它們中的佼佼者。

航天專家介紹說(shuō)，近10年來(lái)，美國(guó)先后制定《國(guó)家航天政策》《商業(yè)航天發(fā)射競(jìng)爭(zhēng)力法》《鼓勵(lì)私營(yíng)航空航天競(jìng)爭(zhēng)力與創(chuàng)業(yè)法》和《商業(yè)航天法》，同時(shí)出臺(tái)一系列支持商業(yè)航天發(fā)展的運(yùn)輸服務(wù)計(jì)劃，并讓美國(guó)航天局通過(guò)派駐技術(shù)人員和專利轉(zhuǎn)讓等方式，幫助私企發(fā)展和驗(yàn)證關(guān)鍵航天技術(shù)。

此外，與股東多為金融機(jī)構(gòu)的上市企業(yè)洛克希德－馬丁公司、波音公司不同，太空探索技術(shù)公司是完全屬于其創(chuàng)始人的未上市企業(yè)，其特點(diǎn)是企業(yè)高度一體化，有意識(shí)地模糊部門(mén)界限以促進(jìn)信息交流；采用高效扁平化管理結(jié)構(gòu)和優(yōu)秀個(gè)體組成的小型團(tuán)隊(duì)；其成員能通過(guò)交叉培訓(xùn)，更多地參與開(kāi)發(fā)過(guò)程，敢于采用創(chuàng)新的設(shè)計(jì)和技術(shù)；在火箭里采用可靠性高的工業(yè)級(jí)元件，而不用成本高5倍的航天級(jí)元件；在一年內(nèi)進(jìn)行4次火箭回收試驗(yàn)，即使失敗了官方也未追責(zé)和取消訂單。

帶來(lái)哪些新啟示？

一些長(zhǎng)期研究國(guó)外航天戰(zhàn)略的專家說(shuō)，太空探索技術(shù)公司本身就是美國(guó)航天體制和航天工業(yè)基礎(chǔ)孕育出來(lái)的，它本身沒(méi)有超越美國(guó)的國(guó)家航天能力，而是在某些方面超越了美國(guó)傳統(tǒng)航天企業(yè)所具有的航天運(yùn)載能力。

     馬斯克創(chuàng)建太空探索技術(shù)公司的目標(biāo)，是以低成本火箭發(fā)射與傳統(tǒng)航天機(jī)構(gòu)競(jìng)爭(zhēng)，搶占商業(yè)發(fā)射市場(chǎng)。迄今，這家公司以低成本為國(guó)際空間站送貨、發(fā)射衛(wèi)星、成功回收火箭等業(yè)績(jī)都說(shuō)明，在航天的某些領(lǐng)域采用商業(yè)模式有利于推動(dòng)創(chuàng)新、降低成本、高速發(fā)展。