马斯克又整幺蛾子：做个大气球，把火箭收回来

还记得重型猎鹰首飞时，两枚助推火箭并肩着陆的场景吗？这幅画面不知让多少人惊呼，科幻已经走进了现实。

美国东部时间2018年2月6日，SpaceX公司成功发射并回收重型猎鹰的两枚助推火箭。图片来源：SpaceX    

就在几年之前，当伊隆‧马斯克首次提出要回收火箭重复使用时，几乎没人相信他能做到这一点。

但现在，马斯克又有了新的想法，这次他要尝试回收火箭的上面级。4月15日，他卖着关子透露了这样的消息：“这听起来会很疯狂，但…… SpaceX将尝试用一个巨型派对气球，把处于轨道速度的火箭上面级带回来。”

这是SpaceX首次暗示，他们可能要尝试回收上面级。

不过对于马斯克的这次创意，大家似乎认真了许多：毕竟，一级火箭的回收和重复利用，如今已经成为了SpaceX发射任务的一种常态。 

网友们纷纷提问，SpaceX到底会怎么做？他提到的“巨型派对气球”又会是什么？马斯克还没有回应，但他的一位粉丝有话要说。

美国马里兰大学工程学院的学生奎因‧库佩克（Quinn Kupec）在推特中评论道：“如果你说的和我想的一样，这是一个超低弹道进入系数减速器的话，你应该来马里兰大学看看。我们一直在做这方面的研究，刚刚结束了一些测试。”

一个超低弹道进入系数减速器，可以帮助航天器迅速减速，在到达地面之前就降到音速以下。

重返大气层时，如果高速进入稠密天气，航天器将承受巨大的热量。图为ATV-5货运飞船重返大气层被烧毁的示意图。图片来源：欧洲空间局

这样看来，火箭上面级如果可以低速重返（再入）大气层，是更合适的，因为这样可以减少热量的产生。但据学生库佩克说，SpaceX还有另一个问题需要解决。

“降低速度后又会发生什么？假设再入的火箭上面级的重心明显落后于它的空气阻力中心（这是很可能出现的情况），那上面级就会变得不稳定。如果重心过高，再入的火箭甚至可能翻转过来，这就糟了。”

所以，诀窍是，把再入的火箭上面级的速度降低到到某个特定值以下，使其在下落过程中产生的热量不会损害火箭。

对于已经达到轨道速度的火箭上面级来说，这是一个必须克服的障碍。

对此，库佩克表示：“我的研究主要集中在如何提高重心，同时仍然维持恰当的飞行姿态。”

那Space X 的马斯克所说的“巨型派对气球”又是什么呢？

他可能是指“气球减速伞”（ballute），一个气球和降落伞的结合体，它可以帮助航天器减速，并在下落过程中保持稳定。

一个气球减速伞的概念图。图片来源：Kees Veenenbos

马里兰大学教授戴维‧埃金（David Akin）对再入系统的研究已超过20年，他表示，“此前就有人提出过这样的概念（气球减速伞），在航天器返回时释放一个巨型气球，并通过线缆拖在身后。气球能够降低弹道系数，使航天器在更高的大气层中减速，降低所受到的热负荷。”

所以，再入火箭需要在接近地表之前就降低速度，因为越靠近地表，大气层就越厚，产生热量就越高。

“这并非易事。” 埃金教授认为，“要达到马斯克的目标，即弹道系数降低两个数量级，气球的直径就必须达到36米以上，还要由耐高温织物制成。”

不过马斯克一向不是个会回避困难的人。而有埃金教授和库佩克这样的人正在进行研究，SpaceX就不需要从头做起了。

并且在航天历史上，曾有过使用气球帮助航天器返回的先例。2000年2月，俄罗斯在其佛盖特上面级上配备了可充气的再入及降落装置，可上面级在落回地面时恰逢一场暴风雪，从此再也没有被找到。

但是，SpaceX 仍有许多工作要做。

SpaceX 回收火箭上面级不只是为了降低发射成本，还有助于解决太空垃圾的问题。

2009年铱星33号与俄罗斯预兆2251号碰撞后产生的碎片，其轨道几乎包裹地球。来源：stuffin.space

据欧洲航天局估计，目前已有超过29000块太空垃圾围绕着地球，其中一些就来自于火箭的上面级。

这些垃圾已经造成了一些碰撞和事故，一些卫星因此被推入不同的轨道。2009年，33号铱星与退役的俄罗斯宇宙2251通信卫星发生碰撞，两枚卫星全部损坏。

如果SpaceX能够开发出一种回收上面级的方法，就可以降低潜在的碰撞风险。

俄罗斯在佛盖特火箭上面级上曾经测试过的可充气再入及降落装置，左为未充气的状态，右为充气后的状态。

图片来源：space.skyrocket.de

不过，对于回收火箭的创意仍有未解之谜：马斯克在 “巨型派对气球”那条推特，即 “……把处于轨道速度的火箭上面级带回来”的后面，又补了一句，“把它降落在一张弹性蹦床上”。不过，至于这句话是什么意思，目前还没有人作出解释。

作者：Evan Gough

翻译：Tisney

编辑：Steed

编译来源： Universe Today, Musk Says That SpceX Wil Use a Giant Party Ballon to Bring an Upper Stage back. Wait, What?

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