去太空，火箭落伍了

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低效的火箭

今天，我們都是通過火箭向太空發射宇宙飛船和探測器的，但火箭是一種去太空的粗暴方法。它指向你想去的方向，然後通過讓燃料與氧氣發生劇烈的燃燒（其實就是爆炸），向下迅速釋放出大量的能量，直到爆炸的力量可推動火箭上升。這就意味著火箭沖向太空的過程中，必須攜帶足夠的燃料連同所需消耗的氧氣。

如此多的負重，說明火箭不可能運載太多的貨物，而且為了讓飛船到達預定的軌道，火箭就要及時拋棄用光的燃料箱。因此，火箭都被設計成多級的，也就是說可以分裂為多個部分，當一個部分的燃料耗盡，火箭就可以及時拋掉它來減輕負重。

這種發射方式顯然非常低效，更何況，火箭在發射之後，大部分都會墜毀、燃燒，或者漫無目的地漂浮在太空中，所以我們不能重複利用火箭，這使得太空發射的成本一直居高不下。

火箭vs.飛機

另一個我們往往意識不到的問題是，儘管火箭常常被看作高科技的代表之一，但是火箭並不比能橫跨大洋的飛機更複雜。現在，讓我們在一架飛機（空中客車A330-200F）和一枚火箭（獵鷹重型火箭）之間做個對比（如圖）。

它們的最大載重量是類似的，建造成本的差距可以說並不算太大。但是，一架飛機可以使用數千次，所以成本可以均攤到多次飛行中。

看起來，使用飛機把飛船或探測器送到太空中將會便宜很多。問題是你不能在太空中開飛機。飛機主要靠著機翼而飛行，而機翼能有效地把能量轉換為升力：讓機翼向著前方移動，就會迫使機翼下空氣向下運動，而空氣的反作用力可以向上推起機翼，這就是說機翼（和飛機）需要空氣來飛行，而太空中卻沒有空氣。

那麼，火箭能不能也可以設計得像飛機那樣重複利用呢？最近，美國私人太空科技公司SpaceX正在研究可重複使用的火箭推進器（火箭的第一級），來減少每次發射的成本。從本質上講，他們所做的就是把火箭丟下的部分在余留的燃料助推下，安全地降回到停機坪上。在2015年12月，SpaceX成功地回收了獵鷹9號的第一級火箭。

但是，即使成功地讓火箭推進器安全地回到停機坪上，它也需要經過非常昂貴的檢查後，才能再次起飛。火箭其實是在飛行和爆炸之間保持著一種微妙的平衡，疏忽大意極有可能導致火箭四分五裂。讓火箭安全運行一次就已經很難了，更別說讓同一個火箭安全運行幾十次或上百次。

因此，火箭並不是把人類帶入太空的理想運輸工具。我們需要的是一架太空飛機——一個可以適用於各種飛行條件下可重複使用的運輸工具。

「雲霄塔」項目

已經退役了的太空梭並不是我們所需要的太空飛機。太空梭里的軌道器雖然可重複使用，但它升空時還需要外貯箱以及固體助推器。也就是說，太空梭升空時與火箭是一樣的。所以，太空梭的發射成本並不低，飛行一次會耗費5億美元，超過設計預期近百倍。而且，它的安全係數低，5架太空梭2架爆炸，14名宇航員因此喪命。另外，太空梭老化速度也遠超預期，飛行任務被迫大幅縮水。於是，太空梭在2011年初就完全退役了。

我們需要的是一架能奔向太空的飛機，它在離開時是什麼樣，回來後還是什麼樣。幸運的是，許多私營公司開始研究真正能重複利用的太空飛機。英國一家名為「反應發動機」的私人公司正在研製所謂的「雲霄塔」太空飛機。據預計，「雲霄塔」將可以重複使用200多次，而且還可以把15噸的貨物運送到環繞地球的低軌道上，而且每噸運輸成本可以低到10萬美元左右。如果從重量的角度來看的話，那麼運輸一個人只需花費大約1萬美元。這大致相當於你做豪華頭等艙在一天之內橫跨半個地球的單程機票價格，而「雲霄塔」是帶你往返太空的。

「雲霄塔」項目依賴於SABRE引擎的研發。這個獨特的引擎既可以像飛機引擎一樣運轉，也可以像火箭引擎一樣運轉。「雲霄塔」可以像一架飛機從跑道起飛，然後儘可能地飛得更高，飛得更快。然後，「雲霄塔」的引擎會切換到火箭引擎模式，進入太空並繼續飛行下去。太空飛機可以完整地回到地面被不斷重複使用，這樣建造成本平攤到多次飛行中，利用效率就會得到大大提高。

美麗新世界

從表面上看，上面這種技術似乎只是一個改進而已，但在現實中，它卻可以改變世界。現在，全球每年飛機運送旅客約有30億人次，運送貨物約有5000萬噸。就在此時此刻，全球大約有1萬架飛機在天空中飛行，那麼此時有多少枚火箭在飛行呢？基本上是0。全世界每年發射火箭的次數只有幾十次而已。

想像一下這樣一個世界：每年有數十億人次會去太空旅行，還有數百萬噸的貨物在地面和太空之間運送，這將對我們人類社會產生多麼巨大的影響！

例如，每個人都能體驗宇宙的浩瀚無窮，並能從太空回望地球這顆藍色星球，與之帶來的心靈體驗將成為每個旅行者難忘的記憶。另外，我們不知道未來究竟會有多少危機，但離開地球是我們人類繼續生存下去的必然之路。更重要的是，探索太空也有助於解答困擾我們的大問題。

在未來，「雲霄塔」以及其他類似的太空飛機將會逐步取代火箭，幫助每個人完成太空夢。