摇曳烛光

    2019年4月21日凌晨，美国南加州大学火箭推进实验室的10名学生挤在一辆皮卡车里，他们携带着一枚13英尺（约合9米）长的火箭，沿着尘土飞扬的道路行驶，来到新墨西哥州南部美国太空港附近的一个发射台。队友帮助他们把300磅重的火箭抬到发射轨道上，早上7:30分，“旅行者4号”从发射台点火发射，尾部喷出废气和火焰，直冲蓝天。

    南加州大学的团队由美国和欧洲几个国家的大学生组成，要把一枚火箭发射至边界地球大气层和空间的“卡门线”（The Kármán line）。“卡门线”，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。

    在航天飞行的大部分历史中，向太空发射火箭需要动员全国范围的资源。1942年，V-2火箭首次进入太空，花了十多年研发时间，纳粹也因此损失惨重。在那之后的80年里，数十个国家，以及少数亿万富翁，已经制造出了他们自己的能够进行亚轨道飞行的火箭。现在一些学生团队，包括来自美国顶尖航空航天大学（普林斯顿、麻省理工学院、加州大学伯克利分校、波士顿大学）的学生，开始向世人展示他们也能做到这一点。

    当“旅行者4号”穿越天空时，南加州大学的团队和数十名观众都忧心忡忡地保持着沉默，用手遮挡着沙漠中冉冉升起的太阳。他们扫描火箭的迹象，并听着引线发出的高度信号……发射后不到三分钟，发射团队的一名成员用无线电发来了大家都在等待的消息：“发射成功！第一组降落伞已经在远地点展开，表明火箭已经按计划进入太空。”团队负责人彼得·尤斯比奥大叫一声，转身拥抱团队的成员。

    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。

    南加州大学火箭推进实验室自2005年成立以来一直在追求这一目标。就在一年前，民间太空探索队成为历史上第一支将业余火箭送入太空的团队。与民间太空探索团队一样，南加州大学的实验室也专注于固体燃料火箭，与SpaceX或Blue Origin发射的液体燃料火箭相比，固体燃料火箭需要的发动机要简单得多，也不是十分危险。大学空间竞赛的领导者们正在开发的一些火箭有两个阶段，但是南加州大学的团队选择了单阶段火箭。如果你试图进入轨道，这需要达到每小时17000英里的速度，一个两级火箭可以达到这个速度，才能抛弃空推进剂罐。但对于较低的高度和速度，单级火箭可以做到这一点。

    2013年，南加州大学火箭团队尝试用“旅行者1号”进行第一次太空发射，但在发射几秒钟后爆炸。同样的命运也降临到了第二年推出的“旅行者2号”上。在前两枚旅行者火箭失败后，团队开始开发Fathom火箭和砾石发动机作为飞行系统的试验台，用于随后的太空发射。Fathom火箭实际上是旅行者火箭的缩小版，经过广泛的地面测试，该团队的Fathom II火箭在2017年达到14.4万英尺的高度，创造了一项纪录。尝试另一艘宇宙飞船的时机似乎已经成熟。

    2018年9月，南加州大学团队发射了“旅行者3号”，这可能是第一枚进入太空的大学生研制的火箭。研究小组预计它将达到37万英尺，但南加州大学的研究小组未能激活航空电子设备的有效载荷，因此它的飞行数据没有被记录下来。在“旅行者4号”发射之前，该团队彻底检查了操作程序，以避免类似的失误。

    南加州大学可能是第一个进入太空的大学团队，但比赛还远没有结束。包括南加州大学在内的许多团队正在探索液体燃料火箭，尽管面临着更大的工程挑战。它们提供了几个优势，包括更大程度地控制和携带更多有效载荷到高空的能力。

    （作者系中国科学院大学教授、国际科学素养促进中心研究员）