他们在大学本科实现童年梦想！自研火箭，飞向外太空，创造人类新纪录

乾明 李根 发自 凹非寺 
量子位 报道 | 公众号 QbitAI

这样的童年梦想，你有过吗？

长大，变强变strong，发射火箭，飞跃地平线，探索无人之境。

现在，一群平均20岁的大学本科生，实现了这样“遥不可及”的梦想。

他们研究、设计、建造，并最终成功发射了名为旅行者4号的火箭，飞跃地球大气层和外太空边界，甚至超过了专业航天公司Blue Origin的首次腾空高度——那可是地球首富贝佐斯重金投资的项目啊。

这些年轻人不仅完成超越，而且创造了历史。

人类航空航天史上，他们是第一支完全由大学本科生成功完成航空火箭发射的团队。

荣耀属于南加州大学（USC），属于这个名叫“火箭动力实验室”的学生科研社团。

Rocket Propulsion Laboratory（USC RPL）.

2005年创办，一届新生来，一届老生走，在共同的太空梦想下接力，终于在2019年，永载地球史册。

人类航天新纪录

USC RPL发射的自制火箭，经过精密计算后，官宣飞过“卡门线”进入外太空。

飞行高度10.3万米，最高时速为3386英里（约合5450千米）。

“卡门线”（The Kármán line），国际航空运动联盟（FAI）定义的太空分界线，海拔100公里处，用来作为地球大气层和外太空的分界。

飞跃卡门线，也意味着成功越过地球。

这在航空航天刻度中算不上大书特书，但在需要动用巨大资源、甚至举全国之力才能完成的人类航空史上，完全由大学本科生团体实现——

还是第一次。

谁造的火箭？

共计80名南加大本科生参与完成了此次壮举。

他们打造的火箭名叫旅行者4号（Traveler IV），单级，固体燃料，高13英尺，直径8英寸。11分钟的飞行过程中，以超过17g的加速度加速，最高速度为4970英尺/秒。

而且在成功发射后，团队还在发射地点29英里外成功回收火箭。

整个过程从火箭设计、制造到发射，全由RPL的本科生们自主完成。

他们分为8个任务组，开发了12种不同的机身和电机。

并且在固体和混合推进剂、复合材料结构、热保护、高空恢复，以及机载航空电子系统领域，都达到了全球前沿的程度。

也有火箭专家围观研究后评价：难以置信，首屈一指。

但荣耀还不止于80名现役学生，背后是一届届RPL“追梦者”的努力。

RPL，南加州大学的本科生科研社团，2005年由大二学生Ian Whittinghill发起成立。

当时，各个国家一直在开展军备竞赛，争夺太空。而且， 私人成立的公司也已经能够在几十年内进入太空。

但是从未有一个大学团队能够独立设计，制造和发射进入太空并完好无损的火箭。

Ian Whittinghill成立实验室的目的，就是希望挑战不可能。

但没想到，从挑战到实现，已是15年之后，Ian Whittinghill早已毕业，其后一届届南加大学生加入进来，接力进行，整体工作历时100万小时。

在这15年中，还有过三枚“旅行者”火箭，但都失败了。

屡败屡战，届届传承

搞火箭，不仅需要梦想和勇气，也是一个需要持续研发的过程。对于RPL这一学生团体来说，最大的挑战就是成员的流动性非常高。

RPL的运营主管Neil Tewksbury向《连线》感慨，大学只有4年，所以实验室中最资深的成员，不过3年半而已，毕业就得离开，然后交给其他新血液继续。

比起其他团体，RPL每年都会在毕业季迎来25%员工的流失，而且是最富资历和经验的那部分。

这对经验传承的要求就格外高。

没有什么捷径，RPL需要更加努力积累数据、总结经验，把学到的、经历的历史教训以更容易的方式传承，避免接力者一次又一次地重复同样的失败。

RPL的首席工程师Dennis Smalling感慨，火箭背后的基本理论并不复杂，但火箭工程很难，建造它们的时候，要确保所有细节都正确。

毫无疑问，这些曾让他们吃了不少苦头。

RPL首次尝试发射火箭，是在2013年。当时，他们试图将“旅行者1号”送入太空，但这支火箭发射几秒钟之后，发动机就炸了。

第二年，“旅行者2号”也遭受了同样的命运，不过原因在于碳纤维外壳的破裂。

连续两次的失败，对于这些年轻的学生来说，是一个不小的打击。之后，他们开始潜心研发Fathom火箭和Graveler发动机，并将它们作为飞行系统的实验平台，用于之后的火箭发射。

其中，Fathom火箭是旅行者火箭缩小版，能够快速制造出来，来进行发射实验，让他们观察火箭的各个子系统是如何协同工作的。

经过4年广泛的地面测试，RPL开发的第二代Fathom火箭，在2017年创下了接近海拔4.4万米的纪录。

他们认为，似乎是时候尝试另一次太空发射了。

2018年9月，RPL发射了“旅行者3号”。理论上来说，这可能是第一支进入太空的大学生火箭。

但遗憾的是，他们没有能够激活火箭上跟踪和记录加速度和位置的遥测系统，因此，任何飞行数据都没有保留下来。

团队后来预估，“旅行者3号”可能突破了11万米，但他们不能拿“预估”交成绩单。

而且他们当时也没有办法确认火箭残骸会落到哪，会不会击中营地。因此，在火箭残骸回落的时候，他们都躲到汽车底盘下面，避免被高空坠落物砸到。

然而到今年4月21日发射“旅行者4号”的时候，上一代火箭的短板都被弥补了，不仅成功发射，顺利进入预计高度，而且传感器都被成功激活，最后还被成功回收。

5月22日，经过一个月的精确数据统计和检查，南加大官方宣布，“旅行者4号”飞行高度10.3万米，最高时速为3386英里（约合5450千米），成功跨越“卡门线”，成为第一支创造该纪录的大学本科团队。

热爱不息，奋斗不止

当然，这一届届RPL成员，不仅在南加大实践年少梦想，他们还在RPL历练之后，成为了人类探索太空的中坚。

随着RPL的不断推进和研发，他们在航空航天领域的名气越来越大，不光在科研学术领域，也在产业方面。

所以从马斯克的SpaceX，到贝佐斯的Blue Origin，以及更多人航空梦开始的NASA，都纷纷向南加大RPL提供赞助、伸出橄榄枝，让他们毕业后继续航空航天，与热爱同行，不断创造历史。

也有非毕业生靠热爱改变现状，比如家境不好的Madeline Koldos，在RPL的表现让她获得Blue Origin奖学金，这个小姐姐还进一步参与到了NASA的“火星2020漫游车”项目中。

比如，由RPL成员Tim Ellis和Jordan Noone等在2015年创办的公司Relativity Space，借助3D打印来造火箭，已经拿下NASA大单，将于2021年初开始商业发射服务。

RPL也成为更多航空航天组织的人才招募来源。

并且还激励了更多大学生团体，在美国，麻省理工、普林斯顿、加州伯克利以及波士顿大学等高校都有相似团体，并且还有大学太空竞赛之类的比拼，有些类似最早的无人驾驶汽车的比赛。

高校老师也非常鼓励这样的项目和组织，因为不仅在探索科研知识，更能够实践所学，远比单纯课堂教学要有价值得多。

One more thing：致童真

当然，对于更多参与其中的年轻人，RPL的经历也让他们在20多岁就能实现童年梦想。

小时候“造火箭”、“当宇航员”，“探索宇宙”的童真无忌，真的就在年轻敢为的时候去实现。

或许年少无知时，不知道这样的梦想不仅难，而且并非想干就干。也跟更多儿时愿望类似，我们越长大越现实，随着时间向前，失去锐气，只有看见才选择相信。

但南加大RPL的一届届年轻人，现在用纪录给出答案：坚持童真， 坚持热爱，终有所成。

难道他们没有在成长的过程中意识到“不现实”吗？

在南加大RPL主页，他们将这句肯尼迪总统的名言置于最显眼位置：

我们如此选择，不是因为容易，而是因为难。

参考资料：

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 —

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