基于这些数字,你总共花 10 万美元开了 30 万英里,平均每英里 33 美分,每公里 20 美分,其中只有四分之一是燃料成本。汽车算是我们拥有的可重复使用性最高的机械之一,即便如此,燃料成本也只占总成本的四分之一。
火箭也是一种消耗数千加仑燃料的设备,但它只在几分钟内就烧完,而且必须做得超轻以减少燃料消耗,同时还要能承受如此快速燃烧燃料带来的应力,还要以惊人的速度飞行。
我们来看看航天飞机的外燃料箱 —— 它是航天飞机唯一不可重复使用的部分。它有着泡沫隔热层那种标志性的锈橙色,非常好认。我们过去把它漆成白色以反射光线,但很快就决定没必要这么做,去掉油漆能省下不少重量。那层油漆重近 300 千克,而且它并不是特别厚重的油漆,只是这个燃料箱实在太大了。把它侧着放在美式橄榄球场上,能占掉大约一半的场地。
要知道,这个燃料箱空重约是油漆重量的 100 倍,加满燃料后约是油漆重量的 2000 倍。这能让你明白,火箭上每一克重量都多么宝贵。
我们讨论让火箭可重复使用时,显而易见的思路是给火箭增加坚固结构,但这会引发一个恶性的燃料质量比循环,我们稍后会讲到。
这个燃料箱里装的是液氢和液氧的混合物,需要保存在极低温度下,极地冰层都会为之颤抖,我们会把它们点燃 —— 有趣的是,燃烧产物是水蒸气 —— 同时以让喷气式飞机看起来像乌龟的速度冲破大气层。
想象一下,你打开引擎盖,放掉冷却液和机油,然后挂空挡让引擎空转直到没油。想想这会给引擎带来多大的应力,请务必只是想象,不要真的这么做,因为至少几分钟内你就会毁掉引擎。
我们使用的火箭部件正承受着这类应力,这就是为什么我们不能直接把火箭捡起来重新加油 —— 这很可惜,因为按现在的币值计算,航天飞机的外燃料箱造价约 1 亿美元,而加满燃料还不到 100 万美元。
这个外燃料箱不可重复使用还有另一个原因:燃料耗尽时我们就会把它抛掉,此时火箭已经进入太空,速度极快,所以它会重新坠入大气层,在再入过程中碎裂,通常会坠入印度洋。
航天飞机上另外两枚火箭 —— 固体火箭助推器(SRB),通常在飞行约 2 分钟、高度约 45 千米时分离,坠落在大西洋中,我们会回收它们,维修翻新后再次使用。这听起来很棒,但算上为回收而建造、打捞、维修