海上火箭回收：在风险中大胆前行

    对于美国太空探索技术公司（SpaceX）首席执行官埃隆·马斯克而言，今年4月的第二周或许是其一生中最为风生水起的一周。那时，“猎鹰9号”火箭引擎成功降落在海洋之上。与此同时，他的特斯拉Model-3预订量超过32.5万辆。

A.零起步到成功海上回收

    当地时间4月8日下午4时43分，SpaceX在美国佛罗里达州卡纳维拉尔角的空军基地发射“猎鹰9号”火箭。火箭在搭载执行第八次“商业补给服务任务”的“龙”飞船至近地轨道后返回地球，第一次稳当地、以极小偏差垂直着陆在美国东部大西洋中的一艘无人船上。在静静的船上，“当然，我依然爱你（Of Course I Still Love You）”的大字欢迎着星际归来的火箭。那一时那一刻，只有周遭的海浪见证这一“炫酷的历史场景”：SpaceX实现了人类历史上首次海上回收火箭。SpaceX的控制中心里，此时则是一片欢呼声。

    美国国家航空航天局（NASA）4月中旬发布了一则视频，全程回顾了SpaceX从零起步到海上回收成功的发展历程：2012年9月21日，首次发射蚱蜢火箭，蚱蜢跳了1.8米后降落。2012年11月1日跳到5.4米。2012年12月17日跳到40米并开始进行长时间悬停测试，随后在80米高度测试稳定性和控制系统，加入导航系统。2013年9月23日，升级版的“猎鹰9V1.1”首秀便成功发射，并将加拿大太空局的气象通信卫星CASSIOPE送入太空，为此收取了大约1000万美元的发射费用。遗憾的是，一级火箭成功返回大气层后，重重砸在了海上。去年12月21日，“猎鹰9号”成功进行陆地回收。在经历了4次海上回收失败后，今年4月8日终于实现了海上回收成功。

    在海上回收成功当天，马斯克出席了NASA举办的新闻发布会。他表示，这次火箭准确降落在海上平台，“是人类迈向太空时代的一个重要里程碑”。他还透露，SpaceX将对引擎进行10次点火，“如果一切正常，这一火箭将会被用于5月或6月的发射任务”。据称，“猎鹰9号”火箭可以被重复使用10至20次。如果对其进行小规模翻新，甚至可以用于100次的发射。航天专家认为，如果此次回收成功的一级火箭能够再次发射成功，SpaceX将彻底完成太空商用火箭的重复使用，新的廉价太空时代可能由此掀开。

    发射成功之后，美国总统奥巴马在推特上赞扬马斯克和NASA的辛勤劳动及创新。此间媒体刊登的总统推特视屏截图显示，该条推文在很短时间内随即被17593人转推，47957人点赞。

B.神奇的无人船

    NASA官网比喻，“猎鹰9号”降落在无人船上的难度，可以用“手掌托着一根笤帚，笤帚要在暴风中保持竖直”来形容。最难的是，降落的精度要求是10米以内。为更好地让火箭安全降落，SpaceX的专家和技术人员在降落平台上颇费周折。甚至可以说，其复杂程度不在火箭之下。

    关于“自动宇航无人船”的最初灵感，来自于马斯克2009年提出的“改变传统可回收火箭硬件”计划。2014年，SpaceX正式启动“改装海洋驳船工程”。由于海洋驳船表面又大又平且具备运载巨大负荷的能力，这对“猎鹰9号”火箭及其高速降落都是必需的。为取得更好效果，SpaceX重装了驳船平台，将其增长300英尺、增宽170英尺，用以支撑18英尺的着陆腿和火箭的其他支撑设备。据称，SpaceX已开发了3艘降落船。

    NASA宣称，这些自动无人船没有方向舵，而代之以4台柴油驱动引擎，为保证灵活操作还可以360度移动。据悉，这些引擎由美国商用船舶推进设备制造商图马斯特（Thrustmaster）公司提供。目前，SpaceX尚未透露船只表面材料，但有人认为可能是厚钢板。由于运用GPS定位系统，无人船能够借助船上装有的多个传感器，自动操作无人船的姿态和位置。与此同时，SpaceX也可通过一艘支持船来对无人船进行远程操作。

    通过无人船与火箭降落操作团队的无缝对接，SpaceX实现了复杂而精确的火箭海上回收。每次火箭海上回收前，支持船都会接驳在无人船上：如果火箭成功降落，回收团队会把火箭焊接在无人船甲板之上，与船一起驶入港口；如果降落失败但火箭还可被抢救，也会被运回港口。

C.从陆地转战海上

    自诞生之日起，火箭发射就是一件“烧钱”的事。但是，如果火箭被回收且不需要全面翻新即可重新投入使用，那将节约巨额制造成本。据航天专家介绍，“猎鹰9号”火箭的制造成本为6000万美元。SpaceX总裁格温·索特维尔预计，通过火箭回收再利用，可将发射成本降低30%，使客户使用SpaceX发射服务的成本更低。

    早在去年12月，SpaceX就实现了火箭陆地回收。而在去年11月以及今年的1月和4月，美国“蓝色起源”公司也3次成功发射“新谢泼德”火箭并越过所谓的“卡门线”（位于距离海平面100公里处，通常用来指代太空与地球大气层的界线），成功在陆地垂直着陆。换言之，陆上回收已经有了多个成功的先例。但SpaceX的火箭能将卫星送至低地球轨道，比起“蓝色起源”难度更高，加之每次火箭回收试验都进行直播，这比只在试验成功后提供录像的“蓝色起源”发射吸引来了更多关注。

    那么，问题来了：既然已经在陆地回收并吸引了全世界的目光，SpaceX为何依然坚持采用技术难度更大的海上回收呢？

    原因在于，SpaceX发射场位于美国东海岸，而大部分运载火箭都需要从东部海岸向东发射。运载火箭各子级在完成使命并分离后，由于惯性会继续向前向上运动，最终会落到距离发射点很远的大西洋某处。因此，最节省推进剂的回收方式就是将回收平台搭建在火箭子级的自然落点附近。

    而在陆地回收中，一级火箭的飞行轨迹与海上回收截然不同。猎鹰9号在去年的陆地成功回收中，是从佛罗里达州卡纳维拉尔角的40号发射场升空。与二级火箭分离后，一级火箭进行了一系列翻转和机动，最后返回佛罗里达海岸的航天中心。尽管落点与发射台相距不到10公里，但由于回收路径长，一级火箭的陆上回收需要耗费大量燃料，从而增加成本。航天专家指出，只有当运载火箭的载荷比其最大运载能力小很多，并且一级火箭中剩余推进剂又足够多的情况下，才可以保证一级火箭在与二级火箭分离后通过推进剂改变速度和方向，返回发射场附近被陆地回收。

    除成本因素外，陆上回收还要考虑更多的地面因素。尤其是，一旦着陆失败可能给着陆区域造成的损害。在美国，陆上回收需要事先取得美国联邦航空管理局和美国空军的批准。SpaceX副总裁罗森曾经提出在美国得克萨斯州建立发射场的想法，这样就可以在佛罗里达州陆地上回收火箭。不过，该方案面临不小难题。一方面，佛罗里达州人口稠密，并非理想的降落地点。另一方面，对于一些高倾角发射任务，一级火箭自然落地点就会超出佛罗里达州陆地，掉进大海。

D.激情创新与合作双赢

    在火箭重复使用的探索上，SpaceX可谓“屡败屡战”，显然这与马斯克的创新和激情分不开。在4月8日前一个月，SpaceX公司还刚刚在一次海上回收中失败。当时，“猎鹰9号”火箭虽成功将SES9通信卫星送入太空，但分离后的一级火箭没能准确降落在驳船中心，箭体在甲板上硬着陆，回收任务失败。

    在全球科技圈中，马斯克堪称“最特立独行的人物”，一直在做那些能够改造世界的项目。2002年，他成立SpaceX。当时，他只是想实现自己的飞行幻想。马斯克认为，一旦地球遭遇大灾难，火星是一个保险的庇护所。他曾与很多人分享这样的愿景：把火星开拓为殖民地，让人类成为多星球公民。

    SpaceX是从零开始进军太空业务的。不过，马斯克幸运地遇到了一位“志同道合者”，即2005至2009年出任NASA局长的迈克尔·格里芬。与马斯克一样，格里芬认为太空旅行将会成为人类未来的关键。小布什政府2005年推出成本高达970亿美元的“星座”项目，希望实现空间站和月球的载人往返。在考虑如何使用这笔充裕的资金时，格里芬决定拿出5亿美元用于商业太空项目，采取“公私企业合作”的方式来实现宏伟蓝图。

    2006年，NASA分别投资SpaceX和“基斯特勒火箭机”公司，开发运载火箭和相应的货运飞船。不过，由于未能及时完成技术开发，后者在次年9月就被取消合同。而SpaceX不仅从NASA获得3.96亿美元资金，还在2006年募集到4.54亿美元的外来资金，其中包括马斯克自掏腰包的1亿美元。据悉，SpaceX外来资金的募集非常顺利。相比于纽约的金融家们，马斯克在硅谷的商业伙伴们更愿意尝试新鲜事物，对卫星发射业务非常感兴趣的投资人甚至预付资金。

    在马斯克的激情带领下，SpaceX采用迭代设计策略，不断改进产品原型，不断测试。SpaceX工程师戴维·基格表示，“我们才不会坐在那里，花上几年的时间去分析，SpaceX需要的是测试、测试、再测试”。2008年8月，SpaceX的火箭终于成功进入轨道。一个月之后，“猎鹰1号”为马来西亚政府完成了该公司首个商业卫星任务。当年12月23日，NASA与SpaceX签署了总额高达16亿美元的合同。根据该合同，SpaceX在2010至2016年将向空间站发射货运飞船12次。目前，SpaceX的“龙”飞船已数次飞往国际空间站，执行货物运输任务。

    2014年9月，SpaceX再次获得NASA约26亿美元的合约。NASA希望，SpaceX能够帮助美国航天员往返于地球和国际空间站之间。此外，利用得州提供的补贴及从政府租赁来的设备，SpaceX将会在当地建设自己的太空中心。

    如今，再也没有人敢质疑SpaceX在火箭发射行业里的实力了。有评论称，是NASA的一路指引，让SpaceX从一个籍籍无名的百人小公司变成了如今拥有数千员工的大企业。在此过程中，NASA也验证了自己“专注于商业开发，而非产品本身这一公私合营模式”的合理与高效。2010年2月1日，NASA宣布取消“星座”项目。目前，商业载人航天是美国人未来走向太空的唯一“国产”选择。

E.大胆前行的弄潮儿

    现在，科技创业成功者们热爱成立太空公司，其中包括“亚马逊”的贝索斯、“微软”的艾伦以及“谷歌”的施密特等。这些互联网时代的引领者们，曾经伴随着“阿波罗计划”的梦想长大。拥有足够资本后，他们开始涌向航天领域。不过，此间不少评论指出，一些人涉足太空企业多数更像是在经营“面子工程”。只有马斯克一直不懈努力着，想让人类拿到“去火星的实惠车票”。

    在自己确定的轨道上，马斯克继续前行。SpaceX宣布，今年还将有15次发射任务。5月1日，SpaceX最新公布了“猎鹰9号”和“重型猎鹰”的报价以及最大有效载荷。马斯克表示，今年晚些时候，“猎鹰9号”的起飞推力可达775.6吨，“重型猎鹰”的起飞推力可达2313.3吨，是目前所有火箭的两倍，“这将是一个野兽……”。稍后不久，SpaceX的“猎鹰9号”将携带JCSAT—14通信卫星升空，并将尝试“首次地球同步转换轨道任务”海上回收。

    2014年5月底，马斯克向公众揭开载人V2型“龙”飞船的神秘面纱，称其将是科学技术上的一大飞跃。NASA则透露，“龙”飞船最多能搭载7名宇航员。如今，无数太空迷们正等待马斯克的V2型“龙”飞船在2017年实现载人航天梦想。4月27日，马斯克在“推特”上宣布“2018年通过无人飞船实现登陆火星”计划。他介绍说，执行本次任务的飞船将被命名为“红龙”。由于“红龙”飞船内部空间有限，因而首次试飞将不会搭载任何宇航员。在马斯克公布其计划后不久，NASA则表态称将为SpaceX提供技术支持，以换取“红龙”飞船降落和登陆火星的相关数据。届时，马斯克将朝着“殖民火星”的终极目标迈出第一步。马斯克相信，到2040年将有数千人登陆火星，“到时，我将70岁了”。

    （本报驻华盛顿记者 韩显阳）