1. 火箭可以用“可愛”來形容嗎
一個明朗的清晨，在美國加州的范登博格空軍基地，這個問題的答案是肯定的。
在空軍基地，四周聳立著火箭發(fā)射塔，從1958年開始，曾經(jīng)有幾十個巨大的、昂貴的火箭在這里發(fā)射升空。但是這天，躺在這里的確是個“可愛”的火箭，它的長度只有21.3米，和曾經(jīng)推動阿波羅飛船上月球的“土星5號”火箭相比，“身高”只及其1/5。它的直徑只有1.63米，私下里空軍基地的工作人員叫它“鉛筆”。
一般火箭通常有4到5節(jié)，可這個火箭只有2節(jié)；一般火箭以無鉛汽油為燃料，而這個火箭的動力是精煉煤油，成本相對低廉。那天，10多名工程師正圍著這小火箭進(jìn)行發(fā)射前的最后檢查，換了其他大型火箭，光這項(xiàng)工作就要超過100名工程師參與，這個嬌小家伙名叫“獵鷹1號”，很多人都覺得這名字多少有點(diǎn)夸張，“麻雀”或者“杜鵑”更合適。
正是這個不起眼的小火箭，在未來有可能大幅降低發(fā)射軌道衛(wèi)星的成本，也有可能挽救垂死的美國航天工業(yè)。
“獵鷹1號”是Space X 公司開發(fā)的第一支火箭，這家高科技公司3年前在加州成立，該公司的目標(biāo)是“將運(yùn)送630公斤重物資進(jìn)入太空軌道的價格控制在670萬美元左右”，這個價格被業(yè)內(nèi)同行斥責(zé)為“骯臟的”。相比之下，目前最便宜的價格是3000萬美元，是另一家小型火箭公司的報(bào)價，該公司生產(chǎn)的“飛馬座5號”目前是“獵鷹1號”最主要的競爭對手。當(dāng)然，Space X已經(jīng)開始研制容量更大的火箭，希望在未來有更大的運(yùn)送能力，他們的最終目標(biāo)是發(fā)射載人航天飛機(jī)，該公司副總裁柯里斯驕傲地說：“憑我們現(xiàn)在的技術(shù)和能力，在10年內(nèi)載人登月不在話下。”
在航天工業(yè)中，Space X幾乎是規(guī)模最小的那種公司，但是他們的野心著實(shí)不小，公司總裁和首席執(zhí)行官艾龍·馬斯科曾經(jīng)是硅谷紅人，現(xiàn)在公司所有資金都是他當(dāng)年發(fā)的網(wǎng)絡(luò)財(cái)。他解釋自己成立這家公司的目的是“解救人類于自殺災(zāi)難”，他說：“60年前人類還沒有核武器，因此不難想像，60年后我們將有怎樣可怕的武器，人類毀滅地球是遲早的事情，最佳的解決辦法就是在火星上開辟第二生存空間，這樣億萬人就不用選擇自殺了。”要想在火星上立足，首先要登陸月球這個中轉(zhuǎn)站，另外大量衛(wèi)星和太空物資需要被運(yùn)送，這樣看來，太空發(fā)射行業(yè)的前景似乎是一片光明。
Space X有130名雇員，在加州洛杉磯市郊租用了4棟辦公樓，員工明顯分成兩類：從事技術(shù)和測試的是那些穿T恤和牛仔褲的年輕人，公司的首席測試工程師年僅23歲，胳膊上滿是文身；從事管理工作的人則西裝革履，這些人大多是從大公司挖過來的，例如波音或者洛克希德·馬丁，他們年齡大，態(tài)度嚴(yán)肅，對所有下屬“殘酷無情”，希望把大公司的嚴(yán)謹(jǐn)氣氛帶進(jìn)來。
Space X[1]的發(fā)展設(shè)想是完全商業(yè)化，在他們看來，類似波音、洛克希德·馬丁這樣的大公司，制度太死板，受到國防部管制太多，不能實(shí)現(xiàn)全面商業(yè)化，故而缺乏競爭力。很多業(yè)界專家認(rèn)為，盡管年輕且缺乏經(jīng)驗(yàn)，Space X的發(fā)展方向是正確的，航天工業(yè)即將迎來一場革命，30年前，全球80%的火箭發(fā)射業(yè)務(wù)由美國承擔(dān)，時至今日還不到20%。目前，至少有30個國家具備發(fā)射火箭的能力，雖然Space X是業(yè)界第一家私營公司，但是今后私人公司承擔(dān)發(fā)射業(yè)務(wù)必然成為一種趨勢。
然而，火箭畢竟是尖端科學(xué)，地球引力是巨大的，大氣層是厚實(shí)的，哪怕是最簡單的火箭，在大氣層中也有爆炸的可能。在Space X的試驗(yàn)場地上，曾經(jīng)有多少火箭爆炸墜毀！2004年，天才飛機(jī)設(shè)計(jì)師魯坦設(shè)計(jì)出“太空船1號”，并因此獲得當(dāng)年的X大獎，但是“太空船1號”只能在亞軌道飛行，需要的能量僅是進(jìn)入特定軌道的2%。要想向月球、甚至火星運(yùn)送貨物，需要的不僅是幾個年輕人的勇氣，還有太多的不確定因素。
2. 艾龍·馬斯科今年只有34歲，已經(jīng)成為擁有兩架私人飛機(jī)的億萬富翁，很多人不理解他為什么玩火箭，他總是回答說：“我想學(xué)習(xí)如何讓財(cái)富縮水”。
其實(shí)馬斯科有能力在海邊買下一座五星級酒店，一輩子享受陽光和雞尾酒，不用操心財(cái)富縮水，但是他驕傲地說：“玩過高科技的人不可能去玩這種低水平的東西，除非讓我接受大腦前葉白質(zhì)切除術(shù)。”
馬斯科并非未曾經(jīng)歷過貧窮，在南非出生的他隨父母來到美國，他的大學(xué)本科時光在加拿大安大略省的皇后大學(xué)度過，那時候他每天的生活費(fèi)只有1美元。碩士階段他在美國賓州大學(xué)度過，1995年他被美國斯坦福大學(xué)錄取，準(zhǔn)備攻讀博士學(xué)位，但是就在入學(xué)后的第二天，他退學(xué)了，因?yàn)樗珠_辦一家名為Zip2的軟件公司，1999年他將這家公司出售，成為年輕的百萬富翁，與他同年的很多斯坦福“校友”還未畢業(yè)，欠著一屁股學(xué)生貸款呢。之后，馬斯科創(chuàng)建了PayPal網(wǎng)上付費(fèi)機(jī)制，被譽(yù)為最成功的網(wǎng)上付費(fèi)方式。2002年他將PayPal轉(zhuǎn)賣給eBay，借此成為該公司股東之一。目前《福布斯》估計(jì)他的凈資產(chǎn)是2.34億美元，若問他這個數(shù)字是否準(zhǔn)確，他會聳聳肩說：“那要看對Space X估價多少”。
馬斯科之所以決定成立火箭公司，是因?yàn)樗嘈呕鸺夹g(shù)本身的費(fèi)用并不是那么高，而是相關(guān)領(lǐng)域的效率太低，導(dǎo)致成本高昂。其中最顯著的一個問題就是目前航天工業(yè)的高層近乎固執(zhí)地沿用一些已經(jīng)過時的硬件。另外傳統(tǒng)公司采用大團(tuán)隊(duì)研制火箭，例如波音公司在研制“三角洲4號”火箭時，投入近1000名工程師。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，馬斯科認(rèn)為，小型科研團(tuán)隊(duì)工作效率和準(zhǔn)確度要高得多。
從一開始，Space X的宗旨就是簡單，這樣既能保證最大的安全性，也能節(jié)省成本。“獵鷹1號”采用了全新的、節(jié)能型引擎，在過去30年里，美國只研制出兩種火箭引擎，因而“獵鷹1號”的引擎設(shè)計(jì)是從一張白紙開始的。這種引擎的最大特色在于使用高純度煤油作為燃料，另外，它可以隨時關(guān)閉，這使得工程師在控制臺上就能遙控關(guān)閉火箭引擎，而傳統(tǒng)的火箭引擎，一旦點(diǎn)燃后就不能“回頭”了。“獵鷹1號”火箭有兩節(jié)，分別配備兩個引擎，它的第一節(jié)采用硬殼式結(jié)構(gòu)，由鋁合金制成；節(jié)間段和整流罩都由碳化纖維制成，降低了材料質(zhì)量；第二節(jié)是罐結(jié)構(gòu)，由鋁鋰合金制成。整個火箭的設(shè)計(jì)簡單到不能再簡單，即使這樣，整個設(shè)計(jì)時間還是歷時3年半，其間經(jīng)歷了不少挫折。
“獵鷹1號”的一個大賣點(diǎn)是可*性高——它使用數(shù)量較少但性能高的引擎，以減少引擎出現(xiàn)故障的可能性。另外，由于是兩節(jié)火箭，只有一次節(jié)間分離(級間分離螺栓是雙重啟動，運(yùn)用這種結(jié)構(gòu)的火箭還未曾出現(xiàn)發(fā)射失敗)，而且沒有捆綁式助推器，此舉能進(jìn)一步保證高可*性。在關(guān)鍵電子設(shè)備方面，“獵鷹1號”采用冗余設(shè)計(jì)，像是多備份的飛行用電腦，附加衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，這些電腦設(shè)備原本只用在造價數(shù)億美元的超大型火箭上，裝備于“獵鷹1號”只為加強(qiáng)精準(zhǔn)和安全。
“獵鷹1號”還使用了以前極少用于運(yùn)載火箭的一種控制系統(tǒng)，即在第一節(jié)點(diǎn)火后，火箭不馬上升空，而是要等到所有的推進(jìn)系統(tǒng)及火箭上的其他系統(tǒng)被確認(rèn)運(yùn)行正常；如果發(fā)現(xiàn)任何不正常因素，火箭會自動安全關(guān)閉，并且卸載推進(jìn)劑。在航天發(fā)射工業(yè)中，安全性實(shí)在太重要，不論發(fā)射的費(fèi)用有多便宜，被發(fā)射到太空中的貨物肯定不便宜，一個衛(wèi)星少說要幾億美元，若發(fā)射不成功，多半也就泡湯了。根據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，在上個世紀(jì)80年代到90年代之間，20年中發(fā)射失敗的原因91%發(fā)生于火箭引擎、火箭分離和火箭機(jī)電系統(tǒng)。相關(guān)評估公司對于“獵鷹1號”發(fā)射失敗率的估計(jì)是2.8%，這是美國歷史上最低的。
價格也是關(guān)鍵競爭因素，“獵鷹1號”的設(shè)計(jì)當(dāng)然考慮到了成本，其80%的部件在設(shè)計(jì)時已經(jīng)考慮重復(fù)使用?；鸺牡谝还?jié)裝載貨物，在進(jìn)入軌道后釋放貨物并墜毀，負(fù)責(zé)推動主力的第二節(jié)火箭，在燃料用盡后將與第一節(jié)分離，“乘坐”降落傘落地，最終被回收利用，將成為目前除了航天飛機(jī)外，惟一可以重復(fù)使用的升空設(shè)備。以往航天飛機(jī)雖然可以重回地球，但是推動航天飛機(jī)的3節(jié)火箭全部一次性報(bào)銷，至于發(fā)射衛(wèi)星的火箭，也只能是“瀟灑走一回”。
3. 縱使工程設(shè)計(jì)接近完美，盡管耗費(fèi)無數(shù)金錢和精力，“獵鷹1號”的發(fā)射并不像想像中順利。
它的第一個貨物是一顆重量為19.5公斤的小型衛(wèi)星，衛(wèi)星由美國空軍學(xué)院的學(xué)生設(shè)計(jì)，將用于對空間離子以及它們對通訊系統(tǒng)以及GPS導(dǎo)航系統(tǒng)的影響進(jìn)行研究，“獵鷹1號”必須將其送到500公里以外的近地軌道。
去年8月第一次準(zhǔn)備發(fā)射時，范登博格空軍基地有另一支“重要”火箭要升空，兩者可能有沖突，“獵鷹1號”遇到大牌被迫延期。不愿意等待的馬斯科索性下令將火箭運(yùn)到馬紹爾群島的另一個發(fā)射地——奧梅列克島，準(zhǔn)備在去年11月25日升空，誰知道在起飛前倒數(shù)10分鐘，馬斯科還是終止了發(fā)射程序，最初是一臺電腦出現(xiàn)問題，后來又發(fā)現(xiàn)備用煤油入口設(shè)定錯誤，在校對時不少燃料揮發(fā)，由于補(bǔ)充燃料在當(dāng)?shù)氐漠a(chǎn)量非常有限，要從夏威夷運(yùn)送，只好把發(fā)射的時間延遲。從去年11月推遲到今年2月，“獵鷹1號”還沒有動靜。
“獵鷹1號”發(fā)射不順利并不影響Space X的整體發(fā)展，獵鷹系列的其他 火箭已在緊鑼密鼓研制中，中型火箭“獵鷹5號”的第一節(jié)配備5個引擎，即便其中一個或兩個出現(xiàn)故障，火箭仍能正常運(yùn)作。大型火箭“獵鷹9號”第一節(jié)就配備了9個引擎。無論是“獵鷹5號”還是“獵鷹9號”，每節(jié)火箭都能被重復(fù)使用，這大大降低了未來獵鷹系列火箭的發(fā)射成本。馬斯科希望“獵鷹5號”和“獵鷹9號”至少能被重復(fù)使用100次。所有獵鷹系列火箭都是在加州的一家工廠里生產(chǎn)、組裝的，當(dāng)火箭被卡車送到發(fā)射現(xiàn)場時，已能直接升空。這是一種全新嘗試，以前，所有火箭都是在發(fā)射架上被工程師們精雕細(xì)琢建造的。
馬斯科的理想很單純：要開拓太空就必須把貨物運(yùn)送到地球軌道，但是現(xiàn)有的航線費(fèi)用太貴，所以他要開辟一條便宜的太空航線，運(yùn)費(fèi)僅是NASA的1/10。幾十年來，很多私人公司試圖經(jīng)營類似生意，但是只有Space X初步上軌。失敗原因很多，一是技術(shù)不足，連串相關(guān)技術(shù)不能突破，單一技術(shù)不能成事；二是資金不足。馬斯科下定決心，即使最后要賣掉房子，也要實(shí)現(xiàn)自己的理想，一旦“獵鷹1號”最終順利升空，他將成為私人發(fā)射火箭第一人。
