他們在大學本科實現童年夢想！自研火箭，飛向外太空，創造人類新紀錄_風聞

乾明 李根 發自 凹非寺 量子位 報道 | 公眾號 QbitAI

這樣的童年夢想，你有過嗎？

長大，變強變strong，發射火箭，飛躍地平線，探索無人之境。

現在，一羣平均20歲的大學本科生，實現了這樣“遙不可及”的夢想。

他們研究、設計、建造，並最終成功發射了名為旅行者4號的火箭，飛躍地球大氣層和外太空邊界，甚至超過了專業航天公司Blue Origin的首次騰空高度——那可是地球首富貝佐斯重金投資的項目啊。

這些年輕人不僅完成超越，而且創造了歷史。

人類航空航天史上，他們是第一支完全由大學本科生成功完成航空火箭發射的團隊。

榮耀屬於南加州大學（USC），屬於這個名叫“火箭動力實驗室”的學生科研社團。

Rocket Propulsion Laboratory（USC RPL）.

2005年創辦，一屆新生來，一屆老生走，在共同的太空夢想下接力，終於在2019年，永載地球史冊。

人類航天新紀錄

USC RPL發射的自制火箭，經過精密計算後，官宣飛過“卡門線”進入外太空。

飛行高度10.3萬米，最高時速為3386英里（約合5450千米）。

“卡門線”（The Kármán line），國際航空運動聯盟（FAI）定義的太空分界線，海拔100公里處，用來作為地球大氣層和外太空的分界。

飛躍卡門線，也意味着成功越過地球。

這在航空航天刻度中算不上大書特書，但在需要動用巨大資源、甚至舉全國之力才能完成的人類航空史上，完全由大學本科生團體實現——

還是第一次。

誰造的火箭？

共計80名南加大本科生參與完成了此次壯舉。

他們打造的火箭名叫旅行者4號（Traveler IV），單級，固體燃料，高13英尺，直徑8英寸。11分鐘的飛行過程中，以超過17g的加速度加速，最高速度為4970英尺/秒。

而且在成功發射後，團隊還在發射地點29英里外成功回收火箭。

整個過程從火箭設計、製造到發射，全由RPL的本科生們自主完成。

他們分為8個任務組，開發了12種不同的機身和電機。

並且在固體和混合推進劑、複合材料結構、熱保護、高空恢復，以及機載航空電子系統領域，都達到了全球前沿的程度。

也有火箭專家圍觀研究後評價：難以置信，首屈一指。

但榮耀還不止於80名現役學生，背後是一屆屆RPL“追夢者”的努力。

RPL，南加州大學的本科生科研社團，2005年由大二學生Ian Whittinghill發起成立。

當時，各個國家一直在開展軍備競賽，爭奪太空。而且， 私人成立的公司也已經能夠在幾十年內進入太空。

但是從未有一個大學團隊能夠獨立設計，製造和發射進入太空並完好無損的火箭。

Ian Whittinghill成立實驗室的目的，就是希望挑戰不可能。

但沒想到，從挑戰到實現，已是15年之後，Ian Whittinghill早已畢業，其後一屆屆南加大學生加入進來，接力進行，整體工作歷時100萬小時。

在這15年中，還有過三枚“旅行者”火箭，但都失敗了。

屢敗屢戰，屆屆傳承

搞火箭，不僅需要夢想和勇氣，也是一個需要持續研發的過程。對於RPL這一學生團體來説，最大的挑戰就是成員的流動性非常高。

RPL的運營主管Neil Tewksbury向《連線》感慨，大學只有4年，所以實驗室中最資深的成員，不過3年半而已，畢業就得離開，然後交給其他新血液繼續。

比起其他團體，RPL每年都會在畢業季迎來25%員工的流失，而且是最富資歷和經驗的那部分。

這對經驗傳承的要求就格外高。

沒有什麼捷徑，RPL需要更加努力積累數據、總結經驗，把學到的、經歷的歷史教訓以更容易的方式傳承，避免接力者一次又一次地重複同樣的失敗。

RPL的首席工程師Dennis Smalling感慨，火箭背後的基本理論並不複雜，但火箭工程很難，建造它們的時候，要確保所有細節都正確。

毫無疑問，這些曾讓他們吃了不少苦頭。

RPL首次嘗試發射火箭，是在2013年。當時，他們試圖將“旅行者1號”送入太空，但這支火箭發射幾秒鐘之後，發動機就炸了。

第二年，“旅行者2號”也遭受了同樣的命運，不過原因在於碳纖維外殼的破裂。

連續兩次的失敗，對於這些年輕的學生來説，是一個不小的打擊。之後，他們開始潛心研發Fathom火箭和Graveler發動機，並將它們作為飛行系統的實驗平台，用於之後的火箭發射。

其中，Fathom火箭是旅行者火箭縮小版，能夠快速製造出來，來進行發射實驗，讓他們觀察火箭的各個子系統是如何協同工作的。

經過4年廣泛的地面測試，RPL開發的第二代Fathom火箭，在2017年創下了接近海拔4.4萬米的紀錄。

他們認為，似乎是時候嘗試另一次太空發射了。

2018年9月，RPL發射了“旅行者3號”。理論上來説，這可能是第一支進入太空的大學生火箭。

但遺憾的是，他們沒有能夠激活火箭上跟蹤和記錄加速度和位置的遙測系統，因此，任何飛行數據都沒有保留下來。

團隊後來預估，“旅行者3號”可能突破了11萬米，但他們不能拿“預估”交成績單。

而且他們當時也沒有辦法確認火箭殘骸會落到哪，會不會擊中營地。因此，在火箭殘骸回落的時候，他們都躲到汽車底盤下面，避免被高空墜落物砸到。

然而到今年4月21日發射“旅行者4號”的時候，上一代火箭的短板都被彌補了，不僅成功發射，順利進入預計高度，而且傳感器都被成功激活，最後還被成功回收。

5月22日，經過一個月的精確數據統計和檢查，南加大官方宣佈，“旅行者4號”飛行高度10.3萬米，最高時速為3386英里（約合5450千米），成功跨越“卡門線”，成為第一支創造該紀錄的大學本科團隊。

熱愛不息，奮鬥不止

當然，這一屆屆RPL成員，不僅在南加大實踐年少夢想，他們還在RPL歷練之後，成為了人類探索太空的中堅。

隨着RPL的不斷推進和研發，他們在航空航天領域的名氣越來越大，不光在科研學術領域，也在產業方面。

所以從馬斯克的SpaceX，到貝佐斯的Blue Origin，以及更多人航空夢開始的NASA，都紛紛向南加大RPL提供贊助、伸出橄欖枝，讓他們畢業後繼續航空航天，與熱愛同行，不斷創造歷史。

也有非畢業生靠熱愛改變現狀，比如家境不好的Madeline Koldos，在RPL的表現讓她獲得Blue Origin獎學金，這個小姐姐還進一步參與到了NASA的“火星2020漫遊車”項目中。

比如，由RPL成員Tim Ellis和Jordan Noone等在2015年創辦的公司Relativity Space，藉助3D打印來造火箭，已經拿下NASA大單，將於2021年初開始商業發射服務。

RPL也成為更多航空航天組織的人才招募來源。

並且還激勵了更多大學生團體，在美國，麻省理工、普林斯頓、加州伯克利以及波士頓大學等高校都有相似團體，並且還有大學太空競賽之類的比拼，有些類似最早的無人駕駛汽車的比賽。

高校老師也非常鼓勵這樣的項目和組織，因為不僅在探索科研知識，更能夠實踐所學，遠比單純課堂教學要有價值得多。

One more thing：致童真

當然，對於更多參與其中的年輕人，RPL的經歷也讓他們在20多歲就能實現童年夢想。

小時候“造火箭”、“當宇航員”，“探索宇宙”的童真無忌，真的就在年輕敢為的時候去實現。

或許年少無知時，不知道這樣的夢想不僅難，而且並非想幹就幹。也跟更多兒時願望類似，我們越長大越現實，隨着時間向前，失去鋭氣，只有看見才選擇相信。

但南加大RPL的一屆屆年輕人，現在用紀錄給出答案：堅持童真， 堅持熱愛，終有所成。

難道他們沒有在成長的過程中意識到“不現實”嗎？

在南加大RPL主頁，他們將這句肯尼迪總統的名言置於最顯眼位置：

我們如此選擇，不是因為容易，而是因為難。

參考資料：

http://www.uscrpl.com/updates/2019/5/22/traveler-iv

https://www.wired.com/story/how-a-group-of-students-built-and-launched-a-rocket-to-space/

https://www.wired.com/story/a-rocket-built-by-students-reached-space-for-the-first-time/

https://news.usc.edu/139825/rocket-science-space-loving-engineer-builds-rockets-at-usc/

— 完 —