用火箭送快递,19岁中国“马斯克”这样炼成

2021-02-25 07:45王新同
知音海外版(上半月) 2021年1期
关键词:降落伞马斯克火箭

王新同

一枚拥有透明箭体、外形炫酷的火箭矗立在一片空地上等待发射。“倒计时开始,3、2、1,发射!”火箭拖着尾焰骤然升空,多个摄像机位,呈现了发射瞬间的气势。而观看视频的网友也没闲着,纷纷发来:“各地信号跟踪正常的检测结果”“空中姿态正常,陕西跟踪正常,安徽遥感监测正常,贵州信号正常……”

随后,火箭下落,降落伞成功打开,火箭顺利着陆并被回收。近期,火箭的设计者——00后大学生刘上火了,连央视新闻都对他进行了报道。“你咋不上天呢”这句网络戏言,被这个天才少年实现了。其间,曾经历数次失败,未来,他想用火箭来送快递!

从小爱科学,14岁就自制无人机玩航拍

今年19岁的刘上,出生在湖南常德市一个普通职工家庭。由于爸爸刘正华爱看《三体》之类的科幻小说,而且平时喜欢搞一些小发明、小创造,比如家里的书架、板凳等都是用旧杂志做成的,漂亮、时尚又环保。他还用废旧金属为儿子做战车、变形金刚等。受其影响,刘上自幼就在脑海里种下了热爱科学的种子。

有趣的是,妈妈给他买的各种玩具,甚至家里的闹钟,常常被爱“鼓捣”的刘上“大卸八块”,但通过摸索,他3岁时就能一点点再组装上。就这样通过分解组合,小家伙渐渐弄懂了发条、齿轮等零件的工作原理。

到读小学时,动手能力很强的他,甚至能用别人扔掉的废铜烂铁等,自制出各种有趣的玩具,让小伙伴们爱不释手。尤其是刘上用废旧塑料瓶做出的“水火箭”,连老师都不由得对他刮目相看。

读初中时,喜欢科技制作的刘上,阅读了大量科普读物,甚至翻烂了两套百科全书,尤其对火箭、卫星等产生了浓厚兴趣。

一次,他在一本杂志上看到美国硅谷科技天才马斯克,也就是如今闻名全球的斯特拉电动汽车老板,他历经无数次失败后,实现了私营企业火箭顺利折返、海上火箭回收等壮举。

换句话说,这种可重复利用的火箭,可以往太空中送货,大大节约了成本。刘上对之惊羡异常。尤其对这个独立特行的“大神”非常崇拜,他立志要成为中国的“马斯克”。

读初一时,刘上在老师指导下,开始跟一帮同学“玩航模”。平日里,他阅读的全都是有关航空航天方面的书籍。兴趣是最好的老师,刘上的房间里也摆满了各类制作航空模型的设备和工具。他曾写下:“最吸引我的东西是航模、火箭,化学。”

2015年冬天,刘上看到网友自制无人机航拍器,觉得在高空中用这种大视野拍出的画面,非常壮美,于是他就产生了自制无人机的想法。

普通人也许觉得这孩子有点异想天开,无人机都是买来的呀,谁还能自己鼓捣?但对刘上来说,还真的难不倒他。后来他网购了一些零部件,仅用10天,便制作出一架翼展1.9米的无人机。同小伙伴们买来的“小不点”相比,这架被命名为“猎鹰”的无人机显得非常霸气!

2016年春天,刘上又对其做了进一步的改良。“猎鹰”具备定点、定向、定高、自动返航飞行等功能。随后,他利用周末操控着自己组装的无人机,从1600米高空航拍了桃花源大桥、柳叶湖、桃花岛等常德美景,拍出的画面效果,同学和老师们看后都颇感震撼。

向来喜欢新生事物的爸爸刘正华,还鼓励儿子自学软件,对视频进行后期制作。后来这条视频上传网络,吸引了众多网友观看,刘上还因此收获了一批粉丝呢!

屡试屡败,梦想自己设计火箭上天

其间,刘上在网上认识了一群航空爱好者,萌发了研制探空火箭的想法。他除了上网查资料和自学,还在网上购买了高氯酸铵、高分子粘结剂等材料回家研究。就连刘上自己,都觉得有点“走火入魔”了。对于孩子的爱好,父母始终保持大力支持和开明的态度,哪怕是做实验曾经差点让家里烧起来,他们也没有反对过。

“最初只打算做成简单的模型,随着模型完成,我希望火箭能飞上天。”制作過程中,各种困难接踵而至,但刘上从不放弃。用半年多的时间,通过自学和与航天爱好者交流,刘上逐一完成火箭的机械设计。

那年暑假,刘上对火箭发动机进行了第二次地面热试车,当他按下手中遥控器的点火按钮时,没想到“轰”的一声巨响,发动机及试车装置在烟雾中化为了碎片。万幸的是,这次事故没有炸伤人。

这次试车虽然失败,但刘上并没有因此气馁。他对爆炸原因进行了分析,再次改进发动机。用PVC水管制作箭体、买来3D打印机打印出火箭头锥,经历了多次制作、调试和发射,2016年8月4日,刘上终于把这个长135厘米、重4.4公斤的火箭,拖到了常德市城区芙蓉北路的一处空旷工地上,进行试飞。

倒数声中,火箭“嗖”地一声冲上高空,钻进厚厚的云层,消失在大家的视野外,摄影机根本来不及捕捉它的身影。看到火箭成功发射,身穿黄色T恤、手拿遥控器的刘上兴奋得跑了起来。

本来点火、发射、升空、开伞控制装置、降落伞弹出,整个过程都在他的计划中,但出人意料的是,降落伞却在弹出的一瞬间撕裂了,导致火箭硬着陆摔了下来,可想而知,用于采集温度、气压等大气数据的探测设备全部损坏。

刘上从恢复的残缺数据中,大致推算出火箭的飞行高度达到了1000米左右。尽管这个15岁少年自制小火箭升上了千米高空,但最终的试验结果却完全可以用“一塌糊涂”来形容。

虽然表面上看,是降落伞弹出的问题,其实这其中还牵涉到很多非常复杂的技术问题,而在当时,对一个高中生来说,凭他的知识结构想解决这些专业设计方面的难题,简直难以想象。了解到发射失败的情况,父母都没有责备他,尤其喜欢科技制作的爸爸,还帮他分析设计方面的缺陷,并鼓励他“加强学习,从头再来”。

让刘上兴奋的是,2019年,他以优异成绩考入南京航空航天大学,学的是航空航天工程专业。这也是填报高考志愿时,爸爸提出的建议,而对疯狂热爱航天和火箭的刘上来说,这无疑是如虎添翼。

因为他一直的梦想,就是有一天自己设计制作的火箭能真正飞上天!而不是像上次的“大炮仗”那样,能飞上天却无法回收,充其量那只是个“半拉子工程”。

2019年10月的一天,刘上看到国外知名的火箭爱好者“BPS.space”制作的姿态控制火箭,大开眼界。

为火箭安装姿态控制系统后,升空的火箭会根据传感器收到的数据,在空中自动调整姿态。火箭还能在空中完成推力矢量和鸭翼控制的切换,全程无需遥控。

刘上决定也要做出这样的火箭,这对他是一次全新的尝试,也是挑战。他开始自学机械设计、3D建模、发动机、燃料、编程、飞控算法、3D打印等相关知识和技能。

2020年,刘上在家上网课之余,他开始着手制作火箭。这次,在爸爸的大力支持下,他推倒过去的方案,对新火箭重新进行了设计。

刘上说:“两次攻关,发动机矢量喷口设计、燃料调配最关键。”除了参考书籍,他还进行了大量试验,不断验证、改进。刘爸爸明白,尤其是火箭燃料的安全性,不容许有一点儿失误,否则就会发生爆炸等意外事故,这可不是闹着玩的。

由于存在着很大的危险,所以,每次试验时,刘上都会找无人的地方,提前找好掩体,备好灭火器,遥控点火。这时,父亲刘正华就是他的主心骨和得力助手。

除了解决发动机难题外,刘上还对火箭进行多项设计,如自带起落架、无须发射架辅助便能起飞等。《模型小火箭发射》《小型火箭TVC推力矢量控制器》《自制碳纤维固体火箭发动机第7次测试成功》……

刘上上传到Bilibili视频网站上的37个视频,记录了他制作火箭的全过程。但背后的艰辛,只有父亲了如指掌,网友们并不清楚。

刘上最感激的就是爸爸,在搞发明创造这方面,他是全力以赴的支持。尽管家里并不富裕,但无论购买材料、配件等花多少钱,父亲都非常舍得,从来没有因儿子大把“烧钱”心疼过。他认为刘上不是胡闹,而是实实在在的在做科学试验,家里应该尽最大努力帮儿子实现自己的梦想!

在一个有关火箭发动机的视频评论区里,刘上写了这样一段话:“设计火箭项目我会持续地做下去,这是一个充满着困难与挑战的过程,同时也是一个长久的过程,需要我不断地去学习、不断地去探索、不断地去尝试,但只要一直坚持下去,说不定哪天就成功了。”

尽管其间经历了一次次的失败,也花了不少钱,但刘上总是一副雄心勃勃、志在必得的样子,从来没有因为挫折灰心丧气过。

成功发射、回收,未来想用火箭送快递

2020年8月,刘上费尽心血设计、制作的这枚火箭,终于完成了。他特意邀请了5名资深航空爱好者协助发射。此时,只见一枚拥有透明箭体、外形炫酷的火箭,矗立在一片非常空旷的荒地上等待“点火”。只听一名助手喊道:“倒计时开始,3、2、1,发射!”刘上迅速按动了发射按钮,发动机点火。

那一刻,壮观的一幕出现了。只见那枚火箭拖着尾焰骤然升空,多个摄像机位,呈现了发射瞬间的气势。通过安装在火箭上的摄像头,观众们得以在空中俯瞰平原上的城市与遥远的地平线,一时间,仿佛个个置身于火箭发射中心,体验了一把亲临发射现场的激动。

有趣的是,大批观看视频的网友也没闲着,于是,画面中出现了他们纷纷发来的声音:“各地信号跟踪正常的检测结果”“空中姿态正常,陕西跟踪正常,安徽遥感监测正常,贵州信号正常……”

这枚火箭经过一段平稳飞行后,开始下落,尽管有网友已经开始欢呼,殊不知,这时反而是刘上最紧张的时刻,因为几年前那次试验因设计存在问题,就是因为关键时降落伞发生故障,导致前功尽弃的。这时,父亲刘正华的心也提在了嗓子眼上,生怕降落伞在打开时,出现哪怕一点点故障。

值得庆幸的是,降落伞根据设计程序成功打开了,火箭顺利着陆并被回收,其实这才是最关键的一步。不懂行的人,看似一切都顺理成章,其实里面的科技含量太高了。要知道,大家以往在电视里看到的卫星发射的场面,那可都是国家级的,从火箭到卫星设计,有着成千上万的科学家和专业人员“联合作战”,而刘上的这枚火箭,却是他单枪匹马独自完成的。他仅仅是个刚满19岁的小小少年!

在Bilibili视频网站、抖音等网络平台,刘上发射火箭获得上千万网友围观、点赞。看完视频,不少人为刘上点赞!

“看到火箭发射成功,很有成就感。”刘上说,火箭搭载自制的TVC发动机,发动机喷口可向不同方向偏转,只要稍稍调整方向,就可以确保火箭笔直升空。这台TVC发动机是刘上最满意的设计之一,研制耗时4个月,经历数次失败。

刘上的父亲刘正华介绍说,这枚火箭高约96厘米、直径9.5厘米,重3.1公斤,不同部件用到光固化树脂、电木、碳纤维、不锈钢等材料。

“你咋不上天呢?”没想到这句网络戏言,被这个天才少年实现了。很快,连央视新闻都对火箭的设计者刘上进行了报道。

如今,刘上没有就此停止研究,他说:“这枚火箭还没有达到最高的性能比。”通过安装在火箭上的传感器和定位模块,他采集到了本次飞行的各类数据,将继续改进程序算法。他说:“我最终的目标是用火箭送快递!”

这个想法听起来似乎有点天方夜谭,其实很靠谱。刘上说,装载着货物的火箭“快递员”会精准地射向目的地,并在到达后通过减速发动机安全软着陆。为此,他确定了三步走的研发策略:“姿态控制、飞行轨迹控制、定点软着陆。”此次的成功发射,让他离目标更近了一步。

如今,“天才少年”刘上在网络上火了,他说自己的偶像就是硅谷的马斯克,对于研究火箭,刘上几乎到了痴迷的地步。也正是因为他的狂热爱好,才成就了少年今天的成就。有网友甚至称他是中国版的“马斯克”,刘上始终相信有梦想就去追,万一实现了呢!

7年里,刘上一直坚持着自己的热爱。今后,他也希望将热爱变成事业,为我国的航天事业,贡献自己的一份力量。

编辑/征 貞

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