1958年,人类第一颗人造卫星升空,短短11年后,人类已经能够登上月球,期间的突飞猛进犹如三连跳。在登月前一年,库柏力克(Stanley Kubrick)执导的经典科幻电影《2001太空漫游》(2001:A Space Odyssey),片中预测在2001年,人们只需买张机票就可以到轨道上的巨大环状太空站洽谈工公务和度假,而且月球上有大型基地,也有载人太空船遨游太阳系......
但到了2019年的现在,电影中描述的一切并没有发生。因为发射火箭实在是太昂贵,只有几个大国才玩得起,对于那些钱不多的国家、组织或公司,太空是一个高不可攀的门槛,更别提移民太空站了。
发射火箭到底有多贵呢?美国太空总署(NASA)当年估计用航天飞机给国际太空站后勤补给的平均价位是每公斤约2万2000美元,这是什么概念呢?350公斤的瓶装矿泉水上到太空站就要2万美元。
也正是因为这样,当年的SpaceX创办人马斯克(Elon Musk)发誓要大幅降低发射成本,其秘诀是:多次回收,重复使用火箭。
要解释可回收火箭如何降低成本,就要说一下传统火箭的运作方式。多数的传统火箭都有2节,第一节最大,负责运送第二节火箭和物资,将卫星或太空站的补给推上大气层边缘,燃料用尽后与第二节脱离,落回地表。此时第二节火箭点火,把酬载(卫星用来做实验或服务的仪器)送到预设的轨道后再与其分离。
因第二节火箭体积小速度快,通常会成为太空垃圾一段时间后返回大气层内烧毁。所以阅读到这里,你会发现,只有小小的酬载留了下来,其他绝大多数的火箭部件全是一次性的。想像坐飞机旅游,落地后飞机就当废铁卖了,因此这样的机票当然昂贵。
所以,回收火箭是个很好的降低成本的方案。以SpaceX的猎鹰9号火箭来说,发射总成本约6120万美元,其第一节火箭占总成本的70%、燃料成本则只有30万美元,不到总成本0.5%。所以,即使回收后的火箭,费用也需要910万美元,不过每次发射分担后的成本还是比用完就丢的火箭便宜太多。
不过,首创回收火箭的并不是SpaceX,航天飞机基本上就是为此目的设计的,其燃料箱两侧的助推火箭可回收,利用降落伞落在海中再用船只拖回,但事后证明航天飞机反而又贵又危险。
另外,以火箭本身的推力垂直降落也非SpaceX首创,1990年代时麦克唐纳道格拉斯公司(McDonnell Douglas)的三角快船实验火箭(Delta Clipper Experimental, DC-X)就为此测试过火箭的垂直起降,而SpaceX的竞争对手蓝色起源更首度用火箭垂直降落后再回收使用。不过,让SpaceX声名大噪的是其火箭为真正上外太空、又成功地用于商业用途的首例。
因为价格会决定技术的普及性,而普及的技术会扩大经济规模,进而又刺激技术发展。可惜火箭技术似乎没有进入此良性循环,电脑和太空科技几乎同时始于二战后,如今电脑已经进入每个人的口袋中,但上太空仍然是贵族才玩得起的游戏,直到新兴的太空公司利用新技术改变原来死气沉沉的太空科技,让人们看见新希望。
或许不久的将来,上太空的门槛会低到一个程度,让人们敢于尝试新的商业模式。不论是观光、通讯、开矿、移民或现在还想像不到的目标,都有机会从目前赔本生意变成发大财,那就是从科幻到真实的关键。