猎鹰成长记梦想太空心系地球

年10月出版的第38期《航天杂志》里有这样一句话：“火箭实验有一条优良的准则：始终假定它会爆炸。”在接下来的好几十年时间里，人类一直都按照这句话的指导精神看待火箭——存在隐患的消耗品。尽管造价昂贵，我们还是在发射它之后任由其在大气层中燃烧殆尽。成本居高不下极大地延缓了人类太空探索的进度，而这也正是1世纪后数家私人航天公司想尽办法要解决的难题。这个领域中，走在最前沿的有两家，这个月刚刚完成了猎鹰9火箭海上回收的SpaceX正是其中之一。

和另一家私人航天公司BlueOrigin一样，SpaceX从1世纪伊始时就开始落实自己的航天计划。不过创始人伊隆·马斯克一开始并未想到做可回收火箭那么远，他仅仅是在被俄罗斯人的漫天要价气炸之后决定建造自己的发射装置。猎鹰1号火箭就是这样在他第三次从俄罗斯空手而归之后诞生的。

猎鹰1号是一支传统火箭，和我们印象中的火箭用法一样，发射后就不要想着它能完整地回来了。尽管SpaceX自己制造火箭已经降低了成本，但那只是做减法——火箭可回收重复利用在所带来的开支节省可是除法级的。所以他们在年时放弃了本要继承猎鹰1号的中型火箭猎鹰5号，而准备直接转向开发制造可回收的重型火箭猎鹰9号。

路要一步步走，饭要一口口吃。想要制造可以回收的火箭，也得一级一级来。我们知道火箭的第一级在发射过程中最先分离，同时这一级的建造成本相对而言也是更加昂贵，那么先从这一级下手顺理成章。在把第二级送出大气层后，火箭的第一级当然不可以就这么自由落体返回地面，所以需要对姿态加以控制，这意味着火箭的推进引擎必须考虑到返回的动力提供。

然而在研制猎鹰9号时，SpaceX并不具备研制航天火箭引擎的能力，猎鹰1号一级火箭所使用的推进引擎默林1A和1C都是外包给另一家私人公司Barber-Nichols完成的。但在他们的统筹之下，这个引擎从最初的设计就从海上回收和复用角度出发，而且为猎鹰系列运载火箭量身打造，为接下来的研制工作作好了理论准备。

在长达5年的酝酿之后，年6月4日猎鹰9号1.0型终于亮相首次发射，成功将自家的“龙”验证飞船带入轨道，虽然箭体在发射时发生了旋转，所幸并未影响发射过程。猎鹰9号首次发射便取得成功让SpaceX信心大增，也使得可回收版猎鹰9号的上马速度加快了。

就在一年后，饥渴的航天领域记者们从联邦航空管理局的发射规程里找到了蛛丝马迹并曝光SpaceX的可回收火箭发射计划。也许是出于无奈，SpaceX只好借势公开了Grasshopper（蚱蜢）项目，并提出01年开始执行试飞计划。这似乎和一开始说好的不一样，不是猎鹰9号吗？而且你也可能会好奇为什么一枚要上太空的火箭会跟FAA而不是NASA搭上关系……在这个计划上，SpaceX保持了比较谨慎的做法，先在低空测试回收，由低到高逐步提升。蚱蜢火箭的名字其实非常形象地描绘了它的履历——起跳、落地、起跳、落地的往复循环，只不过一次跳得比一次高。

SpaceX一共建造了两支蚱蜢级火箭，第一支是陆基发射的小型单级火箭蚱蜢1.0，它只有3米高，它的推进系统由一段猎鹰9号1.0型的一级火箭，以及SpaceX在过去几年的默林引擎上的经验积累后自行开发设计的默林1D引擎构成，而用于着陆的组件则完全固定。其主要目的是用来测试和验证低纬度、低速度条件下的悬浮和降落技术。SpaceX在01年到年短短一年时间里使用它一共执行了8次试射，试射停留高度一次比一次高，从一开始的仅仅离地1.8米，到最后达到和FAA协定的米发射高度上限差不多的米，而且每次发射都很好地完成了SpaceX所预设好的验证目标。

另一支是使用新版猎鹰9号一级火箭改进过、尺寸更大、载重也更重、着陆支架可以伸缩、后来被更名为“猎鹰9号可回收开发I型”的蚱蜢1.1。虽然它确实可以飞得更高了（FAA为其规定的最大飞行高度为米），但SpaceX使用它执行的测试发射数量并不多，仅在年发射了5次（最后一次还炸了）。因为他们在测试蚱蜢1.0的时候已经开始打商业发射任务的主意，想在实践中总结经验。

年9月9日，SpaceX在范登堡空军基地首次发射了接替旧版的猎鹰9号1.1型火箭，执行将加拿大航天局的CASSIOPE观测卫星送进极地轨道的任务。按照签订合同时的计划，这次发射本应是在年使用猎鹰1号执行任务的，但被推迟数次直到5年后才真正上马。由于使用的是没有任何过往发射经历的新型号，提供场子的美国空军都估算发射任务会有50%的几率以失败告终。好在SpaceX最终把卫星安然无恙地推上了预定轨道，但这不是这次发射的重点。

SpaceX在这次发射任务里进行了前所未有的新尝试——在二级火箭分离之后，一级火箭将自行控制姿态和并减速重新进入大气圈，最后模拟水上着陆动作。这次“实箭演习”在初始阶段执行得很完美，3个用于返回的默林1D引擎按照计划在高空重新点火，使箭体减速并控制其进入返回轨道，安全进入了大气圈。然而SpaceX没有预见到大气圈内气流的复杂性，气流反复旋转箭体，转速远超出了火箭的姿态控制系统力所能及的范围，于是高速旋转所产生的离心力把燃料罐里的燃料全部甩在了内壁上从而导致最后一个控制减速的引擎无料可烧，结果可想而知。

不过至少这次尝试成功了一半，SpaceX当然不会就此罢手，年4月到9月他们连续在三次低空轨道发射任务中重复第一次没能成功的海上着陆，并且全部成功接触海面。虽说箭体很快就倾覆在水上了，但是SpaceX仍然十分满意——现在大气层也无法阻碍他们的猎鹰火箭返回地球了，他们距离回收一级火箭只差最后一步。

年对SpaceX来说是完成回收计划的最后一个时间段，摆在他们面前的课题只剩下了如何精确控制火箭以可以接受的误差落在指定的回收地点上。

年1月10日，SpaceX第一次尝试在海上浮动平台回收猎鹰9号1.1型一级火箭。这个飘在大西洋上的无人小浮板面积约为90×50米，数字上看起来像有足球场那么大，其实对一支从大气层外返回的火箭来说落点范围十分苛刻。于是为了加强姿态控制能力提升着陆精确度，SpaceX还首次在一级火箭箭体上安装了栅格翼。只是人算不如天算，栅格翼控制系统的液压油刚好在着陆前一分钟耗尽，把原本有机会成功的着陆变成了坠毁。

三个月后，SpaceX再次尝试回收。尽管这一次火箭成功接触浮动平台，但由于引擎的节流阀被阻塞使得箭体减速晚于预期，火箭以过快的速度砸在了平台上，然后直接倾倒了。同年的6月8号还是他们最郁闷的一天，在执行NASA的CRS-7商业输送任务时，猎鹰9号1.1型火箭在发射两分多钟后便发生了它的处女炸，运输物资跟着没有做任何预防措施的幸存飞船一起重重地摔在了地上完全损坏，这是SpaceX第一次在商业合同发射遇到这种尴尬的情形。

经历了海上回收和发射的接连失败，SpaceX决定对目标进行调整。他们年内先是总结了之前发射失败的教训，完成了1.1型的“全速推进”升级版猎鹰9号火箭（以下简称猎鹰9号FT型）；然后把它的首飞降落地点在发射当天临时更改到陆地上——要知道年年底时他们面临的舆论压力无比巨大——杰夫·贝佐斯的BlueOrigin刚在11月成功完成了NewSheperd火箭的陆基回收，如果SpaceX再不作出有力回应，他们在这场私人太空竞赛将会落得下风且很难翻身。

年1月日，卡纳维拉尔角空军基地40号发射设施（CCLC40），背负着Orb

转载请注明：http://www.abuoumao.com/hykz/535.html