“這是不可避免的最終狀態(tài)，"他說道，低成本的火箭可以發(fā)射、降落并在第二天再次飛行?！斑@將會(huì)發(fā)生。只是誰來做和何時(shí)做的問題?！?/p>

(相關(guān)資料圖)

他對未來的設(shè)想并不獨(dú)特。世界上最富有的兩個(gè)人，埃隆·馬斯克和杰夫·貝佐斯恰好也有這樣的想法。Lapsa為他們中的一位工作，他首先幫助貝索斯開發(fā)強(qiáng)大的BE-4引擎，然后擔(dān)任藍(lán)色起源的BE-3項(xiàng)目主任。

“我喜歡杰夫?qū)μ盏脑妇?，”Lapsa在接受Ars采訪時(shí)說道，“我跟他在不同的項(xiàng)目上緊密合作了一段時(shí)間，我基本上百分之百地贊同這個(gè)愿景。除此之外，我想我只會(huì)說，我會(huì)讓他們的執(zhí)行歷史來說話，我認(rèn)為我們可以更快地前進(jìn)?！?/p>

這是一種禮貌的說法，在貝佐斯創(chuàng)立藍(lán)色起源二十多年后，該公司尚未進(jìn)入軌道。因此，三年前，30多歲的Laspsa和那里另一位剛滿30歲的火箭科學(xué)家Tom Feldman開始四處尋找一個(gè)能更快發(fā)揮作用的地方。與其說他們被中年危機(jī)所激勵(lì)，不如說是被一種愿望所激勵(lì)，那就是將低成本、定期進(jìn)入太空的時(shí)代提前到來以及那可能為人類開啟的未來。

環(huán)顧四周

這對推進(jìn)器工程師環(huán)顧了美國的行業(yè)，其中包括幾十家火箭公司。他們的一個(gè)朋友，一位名叫Tim Ellis的前藍(lán)色起源工程師，在2016年共同創(chuàng)辦了一家位于洛杉磯的公司，名為Relativit Space。當(dāng)時(shí)，這家公司還沒有完全致力于Terran-R火箭--一種完全可重復(fù)使用的中等運(yùn)載火箭。Lapsa和Feldman也沒有那么看好增材制造或挑戰(zhàn)3D打印整個(gè)火箭的極限。

Lapsa說道：“我認(rèn)為整個(gè)火箭的增材制造是新穎的，但你想選擇有意義的生產(chǎn)工具，你想讓最好的答案獲勝。而我認(rèn)為他們的做法有點(diǎn)過于單一?！?/p>

最后，他們考慮了SpaceX。Lapsa說他和Feldman正在尋找一家公司的三個(gè)關(guān)鍵因素：快速、可重復(fù)使用的火箭、合適的工程團(tuán)隊(duì)以及“習(xí)慣性執(zhí)行”歷史。SpaceX幾乎擁有這一切，因?yàn)樵摴镜闹饕攸c(diǎn)是革命性的、可重復(fù)使用的Starship火箭。它擁有可以說是世界上最大和最有才華的火箭工程師團(tuán)隊(duì)，沒有哪家公司獲機(jī)構(gòu)飛得更頻繁或更耀眼。

然而這并不適合他們。

“毫無疑問，他們有一個(gè)驚人的執(zhí)行歷史，有令人敬畏的東西，絕對改變了我們的行業(yè)，”Lapsa說道，“但我確實(shí)認(rèn)為有一個(gè)不同風(fēng)格的公司的空間。我們跟那些在3年、5年、10年或15年后從SpaceX出來的人談了很多，他們是以前的自己的軀殼?！?/p>

于是在2019年底，Lapsa和Feldman決定成立自己的公司--Stoke Space。兩人都沒有籌集資金或經(jīng)營企業(yè)的經(jīng)驗(yàn)。他們心中沒有計(jì)劃，也沒有對他們的火箭進(jìn)行具體設(shè)計(jì)。相反，他們有一個(gè)強(qiáng)烈的信念，那就是他們想要的未來并沒有發(fā)生，但它就在那里。

Lapsa說道：“我們進(jìn)行了一次信仰的飛躍并跳下了懸崖?！?/p>

早期的日子

Lapsa和Feldman在第一年做了很多思考。在整個(gè)2020年，在華盛頓州只有他們五個(gè)人，從一張干凈的紙和一個(gè)簡單的概念開始。大多數(shù)火箭公司首先建造一個(gè)小型、可消耗的火箭以作為學(xué)習(xí)如何到達(dá)太空的手段。Stoke Space從第一天起就以建造一個(gè)完全可重復(fù)使用的火箭為目標(biāo)。

首先，他們必須想出一個(gè)可執(zhí)行的設(shè)計(jì)，也就是說，不需要新的科學(xué)發(fā)現(xiàn)。他們還希望火箭能盡可能快地調(diào)頭以便在第二天準(zhǔn)備再次飛行。這些高層次的要求推動(dòng)了Stoke的設(shè)計(jì)決策。火箭必須是堅(jiān)固的，它必須能夠容忍一些故障而不丟失，同時(shí)在兩次發(fā)射之間不需要詳細(xì)檢查或重大整修。

SpaceX已經(jīng)通過獵鷹9號及其垂直起降為一級的發(fā)射和回收指明了方向，因此Stoke從二級開始。Lapsa說道：“這個(gè)行業(yè)真的還不知道可重復(fù)使用的二級是什么樣子?！?/p>

在Stoke小團(tuán)隊(duì)從事工程工作的同時(shí)，Lapsa也開始學(xué)習(xí)籌款的內(nèi)幕和外延。 由于他看到商業(yè)航天業(yè)吸引了數(shù)十億美元的風(fēng)險(xiǎn)資本，后來又通過特殊目的收購公司吸引了公共投資，Lapsa認(rèn)為為一個(gè)創(chuàng)新的發(fā)射概念籌集資金不會(huì)那么困難。但他錯(cuò)了。

“對我來說最大的驚喜是，籌集資金真的非常、非常困難，”他說道，“你看到很多頭條新聞，如XYZ籌集了一百萬美元，我當(dāng)時(shí)想，‘好吧，這能有多難？’嗯，真的很難。你必須對你所做的事情有非常高的信念，才能在精神上駕馭這條道路。”

等到2020年底，該公司完成了900萬美元的種子輪融資，將在2021年實(shí)現(xiàn)適度增長。

一個(gè)新穎的設(shè)計(jì)

有了這筆初始資金和一個(gè)工程設(shè)計(jì)，該公司就開始了開發(fā)工作。在最初的種子輪融資后的20個(gè)月里，Stoke已經(jīng)建立了一個(gè)二級引擎、一個(gè)二級原型、渦輪泵和制造設(shè)施。另外，它還將員工人數(shù)增加到72人并最終確定了火箭的總體設(shè)計(jì)。據(jù)悉，該火箭的運(yùn)載能力為1.65公噸，可完全重復(fù)使用到低地球軌道。

上個(gè)月，該公司開始在華盛頓州摩西湖的一個(gè)工廠中試射其上面級的發(fā)動(dòng)機(jī)。圖片和視頻顯示了一個(gè)環(huán)形結(jié)構(gòu)，其有15個(gè)不連續(xù)的推進(jìn)器在幾秒鐘內(nèi)發(fā)射。這個(gè)圓形結(jié)構(gòu)的直徑為13英尺，這種新穎的設(shè)計(jì)是Stoke對從軌道上返回二級的最大挑戰(zhàn)之一的回答。

最常見的是，傳統(tǒng)的火箭有一個(gè)帶有單一引擎的末級。這種二級火箭引擎有一個(gè)較大的噴嘴--通常是鐘形的，以此來優(yōu)化發(fā)動(dòng)機(jī)排氣在真空中的流動(dòng)?；鸺乃胁考急M可能地被設(shè)計(jì)成輕型，這種擴(kuò)展的噴嘴往往相當(dāng)脆弱，因?yàn)樗鼈冎辉诘厍虼髿鈱右陨媳┞?。因此，從地球上取回末級的一個(gè)問題--特別是當(dāng)想用引擎來控制和減緩其下降速度--就是要保護(hù)這個(gè)大噴嘴。

而做到這一點(diǎn)的一個(gè)方法是將發(fā)動(dòng)機(jī)噴嘴埋在一個(gè)大的隔熱罩中，但這將需要更多的結(jié)構(gòu)和質(zhì)量且它可能在動(dòng)態(tài)上不穩(wěn)定。Stoke對此給出的一個(gè)解決方案是使用一個(gè)由30個(gè)較小的推進(jìn)器組成的環(huán)。在真空中，來自這些噴嘴的羽流被設(shè)計(jì)為合并并作為一個(gè)整體行動(dòng)。而在再入大氣層時(shí)，由于發(fā)射的小型推進(jìn)器數(shù)量較少，更容易保護(hù)噴口。

“你在測試的照片中看到的是一個(gè)高性能的末級發(fā)動(dòng)機(jī)，它可以在大氣層內(nèi)以深油門運(yùn)行，從而支持垂直降落，但隨后也可以在太空中以比RL 10發(fā)動(dòng)機(jī)的某些變體更高的ISP執(zhí)行，”Lapsa說道。

另一個(gè)重要的二級問題是在再入大氣層時(shí)保護(hù)整個(gè)飛行器不受超高溫大氣的影響。NASA的航天飛機(jī)用脆性熱瓦完成了這一任務(wù)，但這些熱瓦需要30,000個(gè)員工小時(shí)來檢查、測試和在兩次飛行之間進(jìn)行整修。SpaceX正在為Starship使用一種不同類型的陶瓷瓦片，其設(shè)計(jì)更具有可重復(fù)使用性。

鑒于Stoke在火箭引擎方面的背景，Lapsa指出，嘗試再生冷卻的隔熱罩是最合理的。該飛行器的延展性金屬外層將有小的空腔以使推進(jìn)劑流過材料，在再入大氣層時(shí)保持冷卻。因此，二級將在某種程度上像太空艙-基地一級一樣，帶著再生冷卻的熱防護(hù)罩返回地球。

下一步的跳躍測試

Stoke Space在到達(dá)太空方面有一條非常漫長的路要走。引擎測試是一個(gè)重要的步驟，但它們只是許多步驟中的第一步。該公司的下一步是在華盛頓州中部的摩西湖工廠進(jìn)行二級的全尺寸版本的“跳躍”測試。這個(gè)原型將沒有發(fā)射時(shí)的整流罩，但它仍將有19英尺高。

最初，測試將是低海拔的，可能以數(shù)百英尺為單位。Lapsa表示，如果有工程上的需要那么公司會(huì)考慮這樣做。但就目前而言，目標(biāo)是證明在上升和下降過程中控制火箭的能力并使其軟著陸。這是一個(gè)令人震驚的困難的制導(dǎo)、導(dǎo)航和控制問題，特別是對于分布式推進(jìn)器的新穎系統(tǒng)。

Lapsa說道：“這是這種架構(gòu)的最后一個(gè)證明點(diǎn)。它是新的。它是不同的。它很奇怪。它是原創(chuàng)的。我們有很多關(guān)于這個(gè)東西將如何工作的問題。但我們已經(jīng)減輕了很多風(fēng)險(xiǎn)。”

如果Stoke能設(shè)法讓上面一級著陸，那么它就可以推進(jìn)一級并開始將尚未命名的火箭變成軌道飛行器。這聽起來很容易，但它并不容易。

除了技術(shù)挑戰(zhàn)，還有監(jiān)管和資金問題需要解決。Lapsa在籌集資金方面做得更好，該公司現(xiàn)在已有超1億美元的銀行存款。他表示，到目前為止，團(tuán)隊(duì)花的錢比他們的預(yù)算要少，這是一個(gè)很有希望的跡象。