開源外太空:幾個年輕人如何為大眾打造自製火箭飛船 開源外太空:幾個年輕人如何為大眾打造自製火箭飛船

開源外太空:幾個年輕人如何為大眾打造自製火箭飛船

開源外太空:幾個年輕人如何為大眾打造自製火箭飛船

《大眾科學》很高興為您呈現由Motherboard製作的視頻,Motherboard是Vice Media旗下的未來文化指南。 Motherboard的原創影片內容豐富多元,從深度調查報導到塑造我們這個奇特當下的特立獨行、富有遠見的人物特寫,應有盡有。

只要有足夠的腦和膽量,任何人都可以建造自己的火箭並將其送入太空。至少,非營利開源太空計畫「哥本哈根亞軌道」想要證明這一點。

自製太空船

9月,Motherboard前往丹麥,訪問了這股DIY太空探索新浪潮背後的先驅者們,了解這些「後院火箭」是如何製造出來的。哥本哈根亞軌道公司(Copenhagen Suborbitals)由兩位業餘工程師兼企業家克里斯蒂安·馮·本特森(Kristian von Bengtson)和彼得·馬德森(Peter Madsen)於2008年創立,如今已發展成為一支由20多位專家組成的團隊,他們決心打造首個能夠進行亞軌道飛行的自製載人航天器。

如果成功——預計未來幾年內將進行載人發射——丹麥將成為繼中國之後,世界上第四個成功將載人火箭送入太空的國家。這項壯舉的非凡之處在於,克里斯蒂安和彼得僅用數十萬美元的預算就完成了這項壯舉,而政府資助的機構以及像SpaceX、維珍銀河或畢格羅這樣的私營公司,其發射成本通常高達數千萬美元。

迄今為止,他們的成就令人矚目:他們的固液燃料火箭HEAT-1X是第一枚搭載全尺寸碰撞測試假人有效載荷發射的「業餘」火箭,也是第一枚成功執行主發動機關機(MECO)指令的火箭,更是第一枚從「低成本」海上平台發射的火箭。它同時也是迄今為止發射過的威力最大的業餘火箭。

如果你想去太空,那就沒必要對此諱莫如深。哥本哈根亞軌道公司(Copenhagen Suborbitals)透過將太空飛行項目開源,不僅吸引了許多熱愛太空的專家志工貢獻他們的人力,讓他們有機會參與這項令人興奮的新項目,還從世界各地的熱心粉絲那裡獲得了捐款、產品支持和建設性反饋。他們沒有具體透露需要籌集多少資金,但估計一次典型的發射最終成本約為5萬歐元,約6.3萬美元。如今,他們仍在透過IndieGogo平台進行眾籌。

克里斯蒂安·馮·本特森

一個人的廚房水槽閥門可能是另一個火箭工程師缺少的零件。 DIY太空飛行計畫可以從在當地的管道或五金店裡好好搜尋一番開始。哥本哈根亞軌道公司(Copenhagen Suborbitals)的團隊成員利用日常的現成產品,找到了替代昂貴複雜系統的更經濟實惠的方案。

克里斯蒂安解釋說:「與其費力去發明自己的閥門,為什麼不直接購買一個可能已經生產了數百萬次的閥門呢?」他說,在早期的火箭測試中,他們曾用吹風機來防止其中一個閥門凍住。

哥本哈根亞軌道公司不拘泥於限制,而是另闢蹊徑。資金和技術固然難得,但限制往往也能帶來意想不到的驚喜。哥本哈根的工程師們並沒有花大錢去NASA研究中心租用昂貴的離心機,而是去了當地的遊樂園——著名的蒂沃利花園,他們調高了一項機械遊樂設施的重力加速度,以此來測試他們最終發射飛船所需的重力閾值。

這對搭檔曾兩次試射他們的「第谷·布拉赫號」太空船——該飛船以16世紀丹麥天文學家第谷·布拉赫的名字命名,他以在不使用望遠鏡的情況下進行極其精確的天文觀測而聞名。 2010年,由於電力短缺導致一個閥門凍結關閉,發射失敗。 2011年,火箭成功發射,到達2.8公里(1.7英里)的高度後,由於不明原因的故障,發動機關閉。

與軌道軌跡不同,亞軌道飛行本質上是一種拋物線飛行,看起來就像從地球到太空再返回地球的巨大U形轉彎,大約需要15分鐘。

每一次發射測試的失敗,都讓哥本哈根亞軌道公司離推翻「太空旅行過於複雜、昂貴和精密,小公司無法勝任」的觀點更近一步。錯誤和事故既有益也有害,因此哥本哈根亞軌道公司強調持續系統測試的重要性。 「我一直努力保持低質量,」彼得解釋道,他曾在三個潛艇項目中積累了豐富的工程經驗。 「如果工作做得特別好,就會耗時更長,成本也會更高。」 簡而言之,如果品質太高,火箭就永遠無法完成。

火箭發動機、發射逃逸系統和降落傘構成了所有需要測試的系統。由於哥本哈根亞軌道公司不受聯邦或商業資助的太空項目常見的繁文縟節和監管,克里斯蒂安解釋說,他的團隊可以從修改後的草圖到改進的原型,有時只需不到五分鐘。當然,這比美國太空總署快得多,他曾參與設計新型月球車,並與他人合著了該機構的《人體整合設計手冊》

HEAT-1XP火箭引擎靜態測試。推力約7噸,相當於一頭​​成年大象奔跑時的推力。 (圖片來源:哥本哈根亞軌道公司)

在影片播出前幾天,我們聯繫了克里斯蒂安,以了解他們太空船的最新進展以及首次載人發射的最終日期。他回覆得很簡短,語氣含糊,卻又耐人尋味:「新的太空艙即將問世,還有更多…」(他在Wired博客上用精美的時間軸記錄了 CO 在 2012 年的進展。)

月底還有一次引擎測試,另一個載人艙的研發也在進行中。團隊尚未確定首次載人發射的具體日期,那次發射會將彼得送入亞軌道。在此之前,他們像專業人士一樣,努力保持低調,籌集資金,並按計劃推進專案。顯然,他們很享受這種日常工作。當我們問克里斯蒂安他最害怕什麼時,他沉思片刻。 “我害怕如果這一切真的成功了,我反而不知道接下來該做什麼。”