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SpaceX公司的猎鹰9火箭

美国《连线》杂志网站在日前报道中，为我们梳理了太空探索面临的十大挑战以及解决办法，包括火箭重复回收降低成本、研制新型推进设备、培育太空蔬菜、用好机器人伙伴等等。《连线》指出，正如人类祖先在走遍非洲大陆后，毅然决然地前往未知的他乡，最终塑造了我们现在这个精彩纷呈的地球一样，前往太空的初衷也是为了增加人类对自身的了解并使生活变得更美好。

人类起源于非洲，但为什么我们没有留在非洲呢？至少并非所有人。在数千年的历史进程中，我们的祖先走遍了整个非洲大陆，接着跨越大海，前往未知的他乡，为什么？这或许与我们探索月球和其他恒星是一个道理，在研究这些星体时，我们也会扪心自问：“那里发生了什么事情？我们能去那儿吗？或许我们可以到达那里吧？”

当然，对人类来说，与大海相比，太空无疑更不友好：单单是逃离地球的引力就需要大量的研究工作，而且成本远远高于跋山涉水。为什么人类仍要探索太空呢？

首先，探索太空衍生出来的副产品包罗万象——从小小的为他人提供便利的产品到有望喂饱数百万人的发现，再到有可能阻止致命事故或挽救病患和伤者性命的重大科技进展，不一而足。

其次，正如不能将所有鸡蛋装在一个篮子里一样，人类也不能将所有希望放在地球上。一次流星撞击都有可能让我们重蹈恐龙的命运，而且，看看月亮的脸，天气是如此反复无常。

第三，人类携手进行太空探索，有助我们更好地了解自己的家园、自己的生活方式以及继续存在下去的关键。或许，在此过程中，我们会找到方法离开地球，在月球建立基地、在火星创建城市、在木星建造居住地等等。

蓝色起源公司的可回收火箭

重复利用火箭并降低成本

逃离地球有点像闹离婚：你想快刀斩乱麻，速战速决，包袱尽量少，但总有一股强大的力量在背后搞阴谋诡计，尤其是重力。如果某个物体想要脱离地球表面自由翱翔，它的速度必须要达到2.5万英里（约40234公里）/小时。

这意味着要想离开地球需要耗费巨额资金，例如，发射“好奇”号火星车就耗资2亿美元，而这只占整个任务预算的十分之一而已。另一方面，完成发射任务需要尽量减轻重量，但载人任务往往还要携带维持宇航员生命所需的供给，无疑又会加重负担。因此，只能通过采用奇异的合金金属和碳纤维素等复合材料来减轻重量，同时采用更高效、功能更强大的混合燃料为助推器提供巨大的升空推进力，才有可能很好地完成飞行任务。

但终极省钱大法或许是设备的重复使用。美国国家航空航天局（NASA）先进概念办公室技术助理莱斯·约翰逊说：“随着发射数量不断增加，经济规模开始生效，成本也将越来越低，这是让成本大幅降低的关键。”艾隆-马斯克（Alon Musk）旗下美国太空探索技术公司（SpaceX）和贝索斯旗下的太空发射公司蓝色起源（Blue Origin）都在大力研制火箭回收技术并取得了巨大成功。

今年1月22日，蓝色起源公司在美国德克萨斯州发射基地发射了一只火箭，火箭在进入太空后又重新回到地球并着陆，这是蓝色起源用回收的火箭重新发射升空并回收，对一家商业公司来说创造了历史和世界第一。蓝色起源称，“重复使用允许我们一次又一次地飞行，每次飞行都能提高太空探索和研究的经济可行性，为所有人开启太空之旅。”

另外，SpaceX也成功发射了搭载电信公司Orbcomm 11颗通讯卫星的“猎鹰9”号（Falcon9）运载火箭，同时还历史性地成功回收了“猎鹰9”号的一级驱动火箭。事实上，SpaceX多年来一直试图能够在发射后回收“猎鹰9”号的部分组件，并希望通过这一方式大幅降低太空任务成本。外界分析认为，SpaceX的此次成功具备里程碑式的意义，甚至有可能为第二次太空时代的到来而铺平道路。伊隆·马斯克表示：“如果能像飞机一样使用火箭，进入太空旅游的费用可能只要几百美元。”

核动力火箭

用新型推进器让飞船前行

在太空中飞驰其实很容易，毕竟真空没什么阻力，因此，如何启动就成为头等大难题。物体的质量越大，所需的推进力也越大，火箭就是此类巨型物体。化学推进剂能提供初始的推进力，但宝贵的燃料几分钟后就燃烧殆尽，而之后到达月球或者木星还需要5到7年时间，因此，需要更有创新性的推进方法。科学家们已有的、现正研发的或希望以后能拥有的技术包括核动力推进器、离子推进器以及化学推进器等。

与核动力推进器有关的计划包括“代达罗斯”计划（Project Daedalus），它是英国星际学会（BIS）在1973至1978年之间倡导的研究计划，使用核聚变提供动力的无人太空船对另一个恒星系统进行快速的探测，实现星际旅行。

另一个与核动力有关的计划是火箭飞行器用核引擎（NERVA），它是美国原子能委员会（AEC）和NASA旗下的项目，由航天核推进局SNPO领导。NERVA计划论证了核热力火箭可以成为太空探索的一项现实可靠的工具，可以用于载人火星任务。尽管NERVA引擎在测试后已经被认可能胜任飞行任务，而且引擎也正准备整合入宇航器中，但在最终飞往火星的梦想实现前，NERVA随同其他耗资巨大的太空任务被尼克松政府取消。整个项目于1972年终止，SNPO也于同年解散。

未来最有希望成为更远外太空旅行飞船推进器的等离子体推进器，可能就是可变比冲离子推进器（VASIMR），它是核动力推进的一种替代方法，发动机将使用无线电波将氩或氙气变成等离子体，磁场接着将等离子体推出作为推动力。科学家们将使用这种推进器探索木星的卫星。

而下一代化学火箭将很有可能依靠甲烷作为燃料，将我们带到火星。此类火箭的代表包括NASA的RS-25以及SpaceX正在研制的“猛禽（Raptor）”。据悉，2015年5月，NASA测试了RS-25液体火箭发动机，在此之前，它被用作太空梭固体助推器，而目前准备用于太空发射系统（SLS）。

另据英国《每日邮报》去年10月中旬报道，SpaceX公司除了正在优化可以重复利用的“猎鹰9”号火箭外，还在研发一款名为“猛禽”的超重型火箭，并在去年进行了首次测试。这两款火箭主要用于执行火星探测任务。