重复使用的火箭，马斯克是怎么做到的？
重复使用的火箭，马斯克是怎么做到的？
SpaceX成功实现火箭重复使用，这不仅是一项技术突破，更是商业航天领域的一次革命。从NASA的失败尝试到SpaceX的成功实践，这一过程揭示了科技创新背后的故事。
火箭重复使用，并不是马斯克的突发奇想，比如在2000年，NASA就有三个航天项目在开发，其中一个就是可重复使用的火箭，但后面都因为经费的原因停止了，技术也被束之高阁。马斯克认为，并不是火箭回收重复使用有多大的技术难点，问题出在这些航天业内的大公司已经习惯了拿政府订单，根本不愿意冒险。马斯克认为，这些大公司其实可以自己承担费用，继续开发，如果研制成功，不愁NASA不买单。但恰恰是因为拿到NASA研发经费支持，反而没有冒险精神和闯劲，结果是一个个可惜地烂尾。
所以对马斯克来说，可重复使用的火箭就是一个如何将理论变为现实的工程学问题。而之所以要死磕这个问题，是因为SpaceX作为一家初创企业，要想在NASA挂上号，在波音或者洛克希德马丁这样根深叶茂的传统航天业巨头嘴里夺食，必须拥有成本优势。要达到将大型火箭发射一次的费用降到6000万美元以内的目标，也就是欧美平均发射成本的三分之一到四分之一，只有第一级火箭重复使用才行。当然，马斯克如果想要在有生之年殖民火星，必须能快速高频发射火箭，便宜的发射费用和可重复使用的火箭是必要的。
理论分析容易，实干起来难。按照SpaceX团队自己的比喻，马斯克想要做成的事情就像从SpaceX在洛杉矶南部的总部30分钟之内开到西北部的马里布海滩那样，必须“一路绿灯”。简单梳理一下，要让猎鹰9号火箭能够回收并可持续使用，都需要哪些步骤。
第一步，理解火箭本身返回的逻辑。第一级火箭通常无法达到地球的逃逸速度，所以会落回到地球，返回地球高速穿过大气层会产生高温，燃料用了差不多的火箭壳就好像用了差不多的易拉罐，也很容易被压瘪，所以回收火箭需要调整到合适的角度和温度。算下来，需要在空中三次重新启动发动机，一次是为了减速，一次是调整姿态，最后一次则是落地前点火让火箭能够软着陆。在火箭下落过程中三次重启是之前谁也没有尝试过的努力，不容易。
第二步，可回收火箭虽然可以让火箭发动机多次使用，带来节约，但也带来了浪费，因为要在火箭中留存一些燃料用于回程点火制动和降落使用，必然意味着有效载荷的降低。此外，还需要增加调整方向的翼子板，以及在底部最终用于降落支撑的支架，这些新添加的结构也会增加重量。而火箭是希望富余的重量越少越好，这也是为什么马斯克特别钟情于超低温液氧。液氧是火箭燃料的氧化剂，越冷，密度越高，单位体积可以容纳的容量也就越高，火箭燃烧的能效也就越高。按照SpaceX的计算，如果将液氧冷却到几乎凝固，可以增加火箭推力10%左右，也就意味着有效载荷可以增加10%左右，正好抵消了因为火箭需要可重复使用而增加的各种冗余。
第三步，使用超低温液氧的SpaceX，就需要改变传统的发射节奏，先安放有效载荷，再注入燃料，尽量缩短燃料暴露的时间。这与NASA的传统流程不符，尤其是载人航天，NASA的第一要义是保护宇航员的生命安全，先加燃料后登人，这是一直延续的传统和规矩。马斯克想要成功，就必须得改变NASA的态度。
第四步，回收成功，观众们看到猎鹰9号火箭从天而降，安稳地降落在发射台上，欣喜若狂。但真正懂行的人很清楚，完成火箭回收只是第一步，真正想要火箭重复利用，需要对回收的火箭解体检查，更新阀门管道等零部件，完成整备和全方位测试之后才能再次发射。如果一枚回收的火箭需要更换大量零部件，大量人力用于整备，可能节约不了多少成本，还耗时耗力，根本无法达到马斯克所希望的每隔几天就能重复发射的高频次。
实际上，猎鹰9号火箭第一次回收成功后不久，马斯克就尝试重新点火，九个发动机都成功重启，但是很快一台发动机就熄火，后面的也都很快失灵，这说明从回收到重复使用，还有许多工夫要花。SpaceX的团队对整个发动机和火箭解体清理，发现许多阀门、管道等等都需要更换。经历了一年左右的重整，火箭才又重新树立起来，再次升空。这样经过多次重复使用之后，猎鹰9号的火箭发动机的设计已经更改了50%以上。
这一系列步骤告诉我们，一枚重型火箭的可持续使用要比普通人想象的困难得多。火箭能返回地球，在落地前重启发动机，实现软着陆，只是众多环节中的一小步。真正要达成马斯克的理想，需要团队关注细节，推动模块化设计，快速尝试，小步迭代，这是火箭可重复使用的关键，也由此形成了SpaceX特有的企业文化。