日前，astechnica刊文稱：Andy Lapsa去了最好的航空航天工程學校。然後他非常努力地工作，他在藍色起源公司幫助推進一些世界上最先進的火箭發動機的開發。但在2019年，也就是在這個行業工作了十年之後，他覺得他努力追求的航天未來–快速可重複使用的火箭–並沒有變得更接近。
“這是不可避免的最終狀態，”他說道，低成本的火箭可以發射、降落並在第二天再次飛行。“這將會發生。只是誰來做和何時做的問題。”
他對未來的設想並不獨特。世界上最富有的兩個人，埃隆·馬斯克和傑夫1貝佐斯恰好也有這樣的想法。Lapsa為他們中的一位工作，他首先幫助貝索斯開發強大的BE-4引擎，然後擔任藍色起源的BE-3項目主任。
“我喜歡傑夫對太空的願景，”Lapsa在接受Ars採訪時說道，“我跟他在不同的項目上緊密合作了一段時間，我基本上百分之百地贊同這個願景。除此之外，我想我只會說，我會讓他們的執行歷史來說話，我認為我們可以更快地前進。”
這是一種禮貌的說法，在貝佐斯創立藍色起源二十多年後，該公司尚未進入軌道。因此，三年前，30多歲的Laspsa和那裡另一位剛滿30歲的火箭科學家Tom Feldman開始四處尋找一個能更快發揮作用的地方。與其說他們被中年危機所激勵，不如說是被一種願望所激勵，那就是將低成本、定期進入太空的時代提前到來以及那可能為人類開啟的未來。
環顧四周
這對推進器工程師環顧了美國的行業，其中包括幾十家火箭公司。他們的一個朋友，一位名叫Tim Ellis的前藍色起源工程師，在2016年共同創辦了一家位於洛杉磯的公司，名為Relativit Space。當時，這家公司還沒有完全致力於Terran-R火箭–一種完全可重複使用的中等運載火箭。Lapsa和Feldman也沒有那麼看好增材製造或挑戰3D打印整個火箭的極限。
Lapsa說道：“我認為整個火箭的增材製造是新穎的，但你想選擇有意義的生產工具，你想讓最好的答案獲勝。而我認為他們的做法有點過於單一。”
最後，他們考慮了SpaceX。Lapsa說他和Feldman正在尋找一家公司的三個關鍵因素：快速、可重複使用的火箭、合適的工程團隊以及“習慣性執行”歷史。SpaceX幾乎擁有這一切，因為該公司的主要重點是革命性的、可重複使用的Starship火箭。它擁有可以說是世界上最大和最有才華的火箭工程師團隊，沒有哪家公司獲機構飛得更頻繁或更耀眼。
然而這並不適合他們。
“毫無疑問，他們有一個驚人的執行歷史，有令人敬畏的東西，絕對改變了我們的行業，”Lapsa說道，“但我確實認為有一個不同風格的公司的空間。我們跟那些在3年、5年、10年或15年後從SpaceX出來的人談了很多，他們是以前的自己的軀殼。”
於是在2019年底，Lapsa和Feldman決定成立自己的公司–Stoke Space。兩人都沒有籌集資金或經營企業的經驗。他們心中沒有計劃，也沒有對他們的火箭進行具體設計。相反，他們有一個強烈的信念，那就是他們想要的未來並沒有發生，但它就在那裡。
Lapsa說道：“我們進行了一次信仰的飛躍並跳下了懸崖。”
早期的日子
Lapsa和Feldman在第一年做了很多思考。在整個2020年，在華盛頓州只有他們五個人，從一張乾淨的紙和一個簡單的概念開始。大多數火箭公司首先建造一個小型、可消耗的火箭以作為學習如何到達太空的手段。Stoke Space從第一天起就以建造一個完全可重複使用的火箭為目標。
首先，他們必須想出一個可執行的設計，也就是說，不需要新的科學發現。他們還希望火箭能儘可能快地調頭以便在第二天準備再次飛行。這些高層次的要求推動了Stoke的設計決策。火箭必須是堅固的，它必須能夠容忍一些故障而不丟失，同時在兩次發射之間不需要詳細檢查或重大整修。
SpaceX已經通過獵鷹9號及其垂直起降為一級的發射和回收指明了方向，因此Stoke從二級開始。Lapsa說道：“這個行業真的還不知道可重複使用的二級是什麼樣子。”
在Stoke小團隊從事工程工作的同時，Lapsa也開始學習籌款的內幕和外延。 由於他看到商業航天業吸引了數十億美元的風險資本，後來又通過特殊目的收購公司吸引了公共投資，Lapsa認為為一個創新的發射概念籌集資金不會那麼困難。但他錯了。
“對我來說最大的驚喜是，籌集資金真的非常、非常困難，”他說道，“你看到很多頭條新聞，如XYZ籌集了一百萬美元，我當時想，‘好吧，這能有多難？’嗯，真的很難。你必須對你所做的事情有非常高的信念，才能在精神上駕馭這條道路。”
等到2020年底，該公司完成了900萬美元的種子輪融資，將在2021年實現適度增長。
一個新穎的設計
有了這筆初始資金和一個工程設計，該公司就開始了開發工作。在最初的種子輪融資后的20個月里，Stoke已經建立了一個二級引擎、一個二級原型、渦輪泵和製造設施。另外，它還將員工人數增加到72人並最終確定了火箭的總體設計。據悉，該火箭的運載能力為1.65公噸，可完全重複使用到低地球軌道。
上個月，該公司開始在華盛頓州摩西湖的一個工廠中試射其上面級的發動機。圖片和視頻顯示了一個環形結構，其有15個不連續的推進器在幾秒鐘內發射。這個圓形結構的直徑為13英尺，這種新穎的設計是Stoke對從軌道上返回二級的最大挑戰之一的回答。
最常見的是，傳統的火箭有一個帶有單一引擎的末級。這種二級火箭引擎有一個較大的噴嘴–通常是鐘形的，以此來優化發動機排氣在真空中的流動。火箭的所有部件都儘可能地被設計成輕型，這種擴展的噴嘴往往相當脆弱，因為它們只在地球大氣層以上暴露。因此，從地球上取回末級的一個問題–特別是當想用引擎來控制和減緩其下降速度–就是要保護這個大噴嘴。
而做到這一點的一個方法是將發動機噴嘴埋在一個大的隔熱罩中，但這將需要更多的結構和質量且它可能在動態上不穩定。Stoke對此給出的一個解決方案是使用一個由30個較小的推進器組成的環。在真空中，來自這些噴嘴的羽流被設計為合併並作為一個整體行動。而在再入大氣層時，由於發射的小型推進器數量較少，更容易保護噴口。
“你在測試的照片中看到的是一個高性能的末級發動機，它可以在大氣層內以深油門運行，從而支持垂直降落，但隨後也可以在太空中以比RL 10發動機的某些變體更高的ISP執行，”Lapsa說道。
另一個重要的二級問題是在再入大氣層時保護整個飛行器不受超高溫大氣的影響。NASA的航天飛機用脆性熱瓦完成了這一任務，但這些熱瓦需要30,000個員工小時來檢查、測試和在兩次飛行之間進行整修。SpaceX正在為Starship使用一種不同類型的陶瓷瓦片，其設計更具有可重複使用性。
鑒於Stoke在火箭引擎方面的背景，Lapsa指出，嘗試再生冷卻的隔熱罩是最合理的。該飛行器的延展性金屬外層將有小的空腔以使推進劑流過材料，在再入大氣層時保持冷卻。因此，二級將在某種程度上像太空艙-基地一級一樣，帶着再生冷卻的熱防護罩返回地球。
下一步的跳躍測試
Stoke Space在到達太空方面有一條非常漫長的路要走。引擎測試是一個重要的步驟，但它們只是許多步驟中的第一步。該公司的下一步是在華盛頓州中部的摩西湖工廠進行二級的全尺寸版本的“跳躍”測試。這個原型將沒有發射時的整流罩，但它仍將有19英尺高。
最初，測試將是低海拔的，可能以數百英尺為單位。Lapsa表示，如果有工程上的需要那麼公司會考慮這樣做。但就目前而言，目標是證明在上升和下降過程中控制火箭的能力並使其軟着陸。這是一個令人震驚的困難的制導、導航和控制問題，特別是對於分佈式推進器的新穎系統。
Lapsa說道：“這是這種架構的最後一個證明點。它是新的。它是不同的。它很奇怪。它是原創的。我們有很多關於這個東西將如何工作的問題。但我們已經減輕了很多風險。”
如果Stoke能設法讓上面一級着陸，那麼它就可以推進一級並開始將尚未命名的火箭變成軌道飛行器。這聽起來很容易，但它並不容易。
除了技術挑戰，還有監管和資金問題需要解決。Lapsa在籌集資金方面做得更好，該公司現在已有超1億美元的銀行存款。他表示，到目前為止，團隊花的錢比他們的預算要少，這是一個很有希望的跡象。