【当代世界科技】美国海上平台成功回收火箭的启示

　　2016年4月9日，SpaceX(美国太空探索技术公司)成功在大西洋海上平台回收“猎鹰9号”一级火箭，这是人类历史上首次在海上实现火箭回收。这次成功不但证明海上回收火箭技术是可行的，也将使人类进入太空的成本大幅度降低，廉价太空时代已越来越近。

　　太空探索技术公司火箭发射与回收的历史回顾

　　第一次发射失败。2006年3月24日，“猎鹰1号”发射，大约25秒后，火箭失控坠落地面，原因是一枚铝制的B型螺母因为在夸贾林高含盐量的空气中存放数月被腐蚀，发生了松动。第二次发射失败。2007年3月21日，“猎鹰1号”从发射台上一跃而起，一级火箭解体后一切顺利，但后来由于推进燃料逐渐被消耗，剩余燃料在罐子里来回旋转晃动，火箭开始摆动，设备失控解体，最后爆炸。第三次发射失败。2008年8月2日，这次的“猎鹰1号”虽更换了新版的、调整过冷却系统的“默林一号”引擎，但30秒后，当一级箭体和二级箭体进行分离时，火箭突然发生故障，发射再次失败。第四次发射成功：“猎鹰1号”创造了历史。2008年9月28日，“猎鹰1号”第四次发射，一级箭体脱离后，二级箭体“茶隼”载着虚拟货物按照计划开始了长达6分钟的燃烧。整流罩在发射后3 分钟时打开并落回地面。最终，在9分钟的旅途过后，“猎鹰1号”按照计划停止工作。

　　第一次海上回收失败。2015年1月份，第1次尝试回收的火箭箭体降落时重重地砸到了回收船上。第二次海上回收失败。2015年4月份，第2次回收试验几乎取得成功，火箭慢慢地垂直着陆在海上平台上，但火箭在接触平台时没有稳定，最终倾倒爆炸起火。第三次海上回收失败。2015年6月，火箭发射升空2分钟后爆炸解体。第四次海上回收失败。2016年3月，第4次尝试回收火箭箭体，但火箭没有站稳，倾倒爆炸。第五次海上回收成功。2016年4月9日(美国时间)第5次尝试回收火箭箭体，火箭一级与二级分离，第二级火箭继续助推“龙飞船”进入轨道，一级火箭升空9分钟后，在实时数据自行调控下完美降落在写有“当然我仍然爱你”字样的海上平台上。

　　海上平台成功回收火箭的意义

　　拓展军事运用空间。2015年12月，太空探索技术公司曾经在佛罗里达卡纳维拉尔角对“猎鹰9号”成功进行过地面回收。在陆地平台回收，就如同让你扔一根铅笔飞过帝国大厦楼顶，然后让其在暴风雨中返回落在一个鞋盒上;而海上回收，就如同让铅笔飞过帝国大厦楼顶后，精准落在一块漂浮的橡皮上面，而且不能倒。火箭海上定点回收技术的重大突破为未来在精准投放、精准打击和定点清除等军事运用和武器装备方面打开了不可想象的发展空间。

　　大幅降低创新成本。由于飞行轨道和惯性，火箭的降落点往往离发射点有很远的距离，所以飞回陆地着陆场会需要额外耗费大量燃料，增加成本。而最节省燃料的回收方式就是将回收平台搭建在火箭的自然落点附近，这往往是在海上。相比此前的陆地回收技术，海上回收技术再一次把成本节省做到了极致。所以尽管海上回收比陆地回收难度大得多，但是火箭发射成本更低，更具有现实意义。

　　开发火箭商用发射市场。太空产业有一个理论：如果一家公司能够大幅降低每次发射的成本，并定期进行发射，则将会为商用和科研使用有效载荷打开一个全新的市场。

　　这次火箭回收的成功，意味着火箭很有可能被重复利用并承担多次发射功能。按照估算，“猎鹰9号”火箭的制造成本高达6000万美元，燃料成本仅为20万美元，即使加上回收后的维修费用，完全有可能把火箭发射报价降到现在的1/20。这次火箭海上平台成功回收技术创新形成的技术发明也必将进一步推动新一轮科技创新和美国经济的发展。

　　火箭海上平台成功回收的启示

　　科技创新需要顺应国家发展战略并符合市场规律。 NASA在SpaceX崛起中起到了决定性的作用。2006年8月NASA在SpaceX资金流即将枯竭之际，宣布授予2.78亿美元以供SpaceX进行新型助推火箭的研发。SpaceX利用这笔资金开发了今天完成水上回收的“猎鹰9号”火箭。2008年12月，在SpaceX“猎鹰1号”第四次发射成功后，NASA选择了SpaceX成为国际空间站的供应商，并向SpaceX支付了12次运输费用，也得以让SpaceX从破产的边缘挣脱出来。

　　NASA之所以选择SpaceX为合作伙伴，原因之一是冷战结束后美国太空计划放缓，不仅航天飞机项目被取消，把人类送上太空进行太阳系探索的计划也一再超出预算并被延期。与此同时波音和洛克希德·马丁公司联合创建的联合发射同盟公司费用高昂，使得NASA希望找到一家私有企业进行合作。而正是这种既顺应国家发展战略又符合市场规律的路径选择成就了SpaceX的成功。

　　科技创新需要发现和培养一批有梦想与激情、同时又敢于挑战困难的科技企业家。马斯克个人的远见卓识是SpaceX成功不可缺少的重要一环。马斯克创建SpaceX的初衷是寻找一个廉价的解决方案把人类送上火星进行移民，他认为成本应该被用来当作评判航天宇航领域每一项技术进步的标准。然而在访问俄罗斯寻求购买火箭可能性的过程中，发现他所寻找的低成本火箭根本不存在。出于企业家的本能和梦想家的乐观精神，决定在2002年建立自己的公司以寻求解决方案。

　　面对困难的决心和勇气则是马斯克制胜的另一大特质。航天领域成本高昂，风险巨大，马斯克虽然投入了自己几乎所有的资本，其他投资者也投入了一定的资金，但SpaceX还是曾一度濒临死亡的绝境。SpaceX最初的资金只够公司进行3—4次发射试验，且前三次实验全部失败，直到背水一战的第四次实验才取得成功，重新赢得了投资人和用户的信心，并在这之后得到了NASA 的救命合同。有梦想、有激情、在重大风险面前勇于贯彻自己的理念是马斯克成功的关键，也是企业家推进科技创新的必备素质。

　　科技创新需要充分发挥民营科技企业的灵活机制和整合创新要素能力。马斯克认为，隶属政府的航天宇航机构，因其复杂的层级结构和官僚作风造成了航天技术成本居高不下，而解决方案就是将航天技术商业化。用商业上成熟高效的管理手段替代政府机关复杂迂腐的规章流程，用扁平灵活的企业结构代替官僚迟滞的大型机构。他曾在跟NASA的人员交流时说，合作必须以保持SpaceX独立性为基础，如果NASA增派一个人员对SpaceX进行监督指导，他就把对NASA的要价提高一倍。

　　马斯克还认为通过垂直整合，消除传统的航天企业中间层供需合作，把航天器械生产流程的每一环节整合在一家企业，这样的超级工厂不仅整合了上下游产业链也能够大大提高效率。此外，由于马斯克的IT背景，SpaceX还在航天技术研发过程中大量借鉴了软件工程的概念。比如在火箭设计上SpaceX应用了很多模块化设计思想，SpaceX最初用于实验的“猎鹰1号”火箭搭载一台Merlin发动机，而这次进行水上回收的“猎鹰9号”火箭则搭载9台Merlin 1C改进型引擎。这种由简单模块堆叠成复杂系统的思路使得火箭制造标准化，设计灵活性大大提升，进一步降低了成本。

　　科技创新需要雄厚的工业基础与完善的产业链。SpaceX公司并不是白手起家。其成功得益于美国空天局和美国空军过去数十年时间里对航天工业的巨额投资，美国航天工业具有世界上最高的技术水平和最完善的产业链，还有数量众多经验丰富的工程人员。SpaceX还大量使用成熟技术和成熟设备，SpaceX公司目前的主力发动机灰背隼 1至关重要的喷注器来自于阿波罗计划登月舱下降段发动机，发动机整体设计也源自天合汽车集团，SpaceX公司推进部门副总裁就是天合汽车集团公司的核心设计师之一。SpaceX的搅拌摩擦焊更是大路货，只需要直接购买相关设备即可，这在很大程度上降低了火箭的开发费用。

　　科技创新需要金融创新的大力支持。创业之初，不包括马斯克自己投入的资金，SpaceX 一共获得了3.5亿美元的私募投资，这些资金在SpaceX发展初期为SpaceX能够存活下来起到了巨大作用。相比而言，SpaceX曾经的竞争对手 RpK就没有那么幸运了，这家当年和SpaceX 一起被NASA选中的航天公司因为没能够从纽约对冲基金及养老基金投资者处获得资金，不得不在随后宣布破产。与纽约略显保守的金融家相比，来自硅谷的科技巨头们显然对于投资高风险高回报的新兴产业更有激情和开放的态度，这也再次印证为什么硅谷多年来一直是全球创新创业的中心。

关注学习时报微信公众账号

微信页面
通讯录→公众号→右上角“+”→搜索“studytimes”
文章页面
点击右上角→查看公众账号→添加关注
文章分享
点击右上角→发送给朋友/分享到朋友圈

二维码

点击下方二维码→保存图片→发给朋友