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前几天，astechnica发表了安迪·拉普萨去了最好的航空航天工程学校。然后他很努力。他帮助蓝色起源公司开发了一些世界上最先进的火箭发动机。但在2019年，也就是在这个行业工作了十年之后，他觉得自己为之奋斗的航天未来——快速、可重复使用的火箭——并没有变得更近。
“这是不可避免的最终状态，”他说，低成本火箭可以发射、降落，第二天再飞。“这是会发生的。只是谁来做，什么时候做的问题。”
他对未来的看法并不独特。世界上最富有的两个人，埃隆·马斯克和杰夫·贝索斯，碰巧有着相同的想法。拉普萨为其中一个工作。他先是帮助贝佐斯开发了强大的BE-4引擎，然后担任蓝色起源的BE-3项目主管。
“我喜欢杰夫对Tai 空的看法，”拉普萨在接受Ars采访时说。“我和他在不同的项目上有过一段时间的密切合作，我基本上100%认同这个愿景。此外，我想我只会说，我会让他们的执行历史来说话，我认为我们可以更快地前进。”
这是一种客气的说法，在贝佐斯创立蓝色起源二十多年后，公司仍未步入正轨。因此，3年前，30多岁的拉斯普萨和那里另一位刚满30岁的火箭科学家汤姆·费尔德曼开始四处寻找可以发挥更快作用的地方。他们的动机不是中年危机，而是渴望推进低成本和定期访问Tai 空的时代以及可能为人类开启的未来。
四处看看
这对螺旋桨工程师环顾了美国工业，包括几十家火箭公司。他们的一个朋友，一位名叫蒂姆·埃利斯(Tim Ellis)的前蓝色起源工程师，于2016年在洛杉矶联合创办了一家名为Relativit Space的公司。当时，该公司并没有完全致力于Terran-R火箭，这是一种完全可重复使用的中型运载火箭。Lapsa和Feldman对增材制造或挑战3D打印整个火箭的极限并不那么乐观。
拉普萨说:“我认为整个火箭的增材制造是新颖的，但你希望选择有意义的生产工具，你希望最佳答案获胜。我认为他们的方法有点太单一了。”
最后，他们考虑了SpaceX。拉普萨说，他和费尔德曼正在寻找一家公司的三个关键因素:快速和可重复使用的火箭、合适的工程团队和“习惯性执行”的历史。SpaceX几乎拥有这一切，因为该公司的主要关注点是革命性的可重复使用的星际飞船火箭。可以说，它拥有世界上最大、最有才华的火箭工程师团队，没有哪家公司比它更频繁、更出色地参与了该组织的飞行。
然而，这并不适合他们。
“毫无疑问，他们有着惊人的执行历史和令人敬畏的东西，这些东西绝对改变了我们的行业，”拉普萨说。“但我确实认为有一个空房间有不同风格的公司。我们和3年、5年、10年、15年后从SpaceX出来的人聊了很多。他们是他们以前的身体。”
于是在2019年底，拉普萨和费尔德曼决定成立自己的公司——stokes pace。他们两人都没有任何筹集资金或经营企业的经验。他们头脑中没有一个计划，他们对他们的火箭没有一个具体的设计。相反，他们坚信他们想要的未来没有发生，但它就在那里。
拉普萨说，“我们信心大增，跳下了悬崖。”
早期
拉普萨和费尔德曼在第一年做了很多思考。整个2020年，华盛顿州只有5个，从一张白纸和一个简单的概念开始。大多数火箭公司首先制造一个小型的一次性火箭，作为学习如何到达Tai 空的手段。斯托克航天公司从第一天起就以建造完全可重复使用的火箭为目标。
首先，他们必须提出一个可执行的设计，即不需要新的科学发现。他们也希望火箭能尽快掉头，以便第二天能再次飞行。这些高层次的要求促进了斯托克的设计决策。火箭必须是坚固的，它必须能够容忍一些故障而不损失，同时，在发射之间不需要进行详细的检查或重大改造。
SpaceX已经通过猎鹰9号及其垂直起降为一级发射和回收指明了方向，所以斯托克从二级开始。拉普萨说:“这个行业真的不知道可重复使用的二次是什么样的。”
在斯托克的小团队从事工程工作的同时，拉普萨也开始了解筹款的内幕和外延。当他看到商业航天产业吸引了数十亿美元的风险投资，后来又通过特殊目的收购公司吸引了公共投资，Lapsa认为为一个创新的发射概念筹集资金不会那么困难。但他错了。
“对我来说，最大的惊喜是筹集资金真的非常非常困难，”他说。“你看到了很多头条新闻，比如XYZ筹集了100万美元，我就想，‘好吧，这能有多难？’嗯，真的很难。为了在精神上掌握这条道路，你必须对你所做的有非常高的信念。"
截至2020年底，公司已完成900万美元种子轮融资，2021年将实现适度增长。
一个新颖的设计
有了这笔初始资金和一个工程设计，公司开始了开发工作。在第一轮种子融资后的20个月里，斯托克已经建造了一个二级发动机、一个二级原型、涡轮泵和制造设施。此外，它还将员工人数增加到72人，并最终确定了火箭的总体设计。据悉，该火箭的运载能力为1.65公吨，完全可以在近地轨道重复使用。
上个月，该公司开始在华盛顿州摩西湖的一家工厂试射其上级发动机。图片和视频显示了一个环形结构，有15个离散的螺旋桨在几秒钟内发射。这个圆形结构的直径为13英尺，这种新颖的设计是斯托克对从赛道返回第二赛段的最大挑战之一的回答。
最常见的是，传统的火箭有一个单引擎的上面级。这种两级火箭发动机有一个大喷嘴——通常是钟形的，以便优化发动机废气在true 空中的流动。火箭的所有部件都被设计得尽可能轻，这种延伸的喷嘴往往相当脆弱，因为它们只暴露在地球的大气层之上。所以从地球上取回上面级的一个问题——尤其是用发动机控制和减缓其下降速度的时候——就是保护这个大喷管。
一种方法是将发动机喷管埋在一个大的隔热罩中，但这将需要更多的结构和质量，并且它可能是动态不稳定的。斯托克给出的一个解决方案是使用一个由30个较小螺旋桨组成的环。在True 空中，来自这些喷嘴的羽流被设计为合并并作为一个整体起作用。再入大气层时，因为发射的小螺旋桨数量少，更容易保护喷管。
“你在测试照片中看到的是一个高性能的末级发动机，它可以在大气层中使用深油门运行，从而支持垂直着陆，但随后它也可以在Tai 空中执行，ISP高于RL 10发动机的一些变体，”Lapsa说。
另一个重要的次要问题是在再入过程中保护整个飞行器免受超高温大气的影响。美国宇航局的航天飞机用易碎的隔热瓦完成了这项任务，但这些隔热瓦需要30，000个员工小时在飞行之间进行检查、测试和翻新。SpaceX正在为Starship使用一种不同类型的瓷砖，其设计更可重复使用。
鉴于斯托克在火箭发动机方面的背景，拉普萨指出，尝试再生冷却的隔热罩是最合理的。飞行器的延展性金属外层会有一个很小的空空腔，使推进剂流过材料，并在重返大气层时保持冷却。因此，第二级将在某种程度上像第一级Tai 空舱基一样，带再生冷却热屏蔽返回地球。
跳下一步测试
斯托克空间到Tai 空还有很长的路要走。发动机测试是重要的一步，但这只是许多步骤中的第一步。该公司的下一步计划是在华盛顿州中部的莫什湖工厂进行第二级全尺寸版本的“跳跃”测试。这个原型在发射时没有整流罩，但它仍然有19英尺高。
最初，测试将在低空进行，可能在数百英尺。Lapsa表示，如果有工程上的需要，那么公司会考虑这样做。但目前，目标是证明在上升和下降过程中控制火箭的能力，并使其软着陆。这是一个非常困难的制导、导航和控制问题，尤其是对于分布式推进器这种新颖的系统。
拉普萨说:“这是这个架构的最后一个证明点。它是新的。不一样。很奇怪。它是原创的。我们对这东西如何运作有很多疑问。但我们已经减轻了许多风险。”
如果斯托克能够成功着陆上面一级，那么它就可以前进一级，开始将未命名的火箭变成轨道飞行器。听起来容易，其实并不容易。
除了技术挑战，还有监管和财务问题需要解决。Lapsa在筹集资金方面做得更好。该公司现在有超过1亿美元的银行存款。他说，到目前为止，团队花的钱比他们的预算少，这是一个有希望的迹象。
