前阵子太空科技新闻无不报导巨大的 Falcon Heavy 火箭发射成功，然而火箭尺寸除了往大发展，近日迷你火箭界也有不可忽视的佳绩。
▲ 尺寸比较图。（Source： economist ）
最近日本在 2 月 3 日下午发射全世界最迷你的火箭 SS-520 五号机，大约跟电线杆一样大，SS-520 把大学生打造的迷你卫星 TRICOM 1R （基于开放硬件的立方卫星 UPSat ）成功送上太空轨道，达成发送人造卫星成功的最小火箭世界纪录，不过这只是日本经济产业省牵成的非商业计划。
这样小型火箭越来越受到欢迎，为什么呢？跟小型卫星的发展有很大关系，尤其是略同电脑主机大小 3～5 公斤重的立方卫星，价格便宜大学生即可自行打造。这样小小的卫星以载重数吨的大火箭送到太空很不经济，必须跟他人成果集货起来一起发射才划算。然而：
- 大火箭发射的航期，间隔比较长
- 小卫星的优先度比不上大卫星与其他大型酬载
- 风险：如果发射失败，一次百来颗的微型卫星就毁于一射
如果有公司提供运费便宜（ SpaceX 已经是业界最便宜，“运费”也要 5,500 万美元）、发射频率又比较高的小型火箭就好了，而 Rocket Lab 就是其中佼佼者。
太空公司？货运公司？
Rocket Lab 是纽西兰的私人太空公司 ，在更早的 1 月 21 日成功发射了 Electron 火箭 ，把 3 颗迷你卫星送上轨道。几天前这个发射新闻一闪而过，可能大家很快就一样了吧？其实这火箭创下了 3 项新的世界纪录──世界第一支电控引擎的火箭、第一支碳纤维火箭、第一支从南半球发射的火箭。
火箭发射业可说是一门货运生意，如果说 SpaceX、ULA 提供货柜车级的运送服务，那么 Rocket Lab 大概就是小货车等级的业者。更进一步，Rocket Lab 跟 ULA 一样提供线上客制化购物车（笔者过去有分享过 ULA 的购物车），表单填好付费完成，就可以在指定时间把你的小型卫星（smallsat，100公斤以下 ）或立方卫星（cubesat，1 到 3 台电脑主机的大小， 约 3~10 公斤，前述 UPSat 即是）发送到太空轨道。此外，比起 ULA ，Rocket Lab 提供了更贴心的服务，其网站有提供专门的手机版界面，用手机也可以轻易下单。
▲ Q1 的航班已经被预订 60%。（Source： Rocket Lab ）
▲ 给你的小小卫星挑机位，最低运费只要 7.7 万美元。（Source： Rocket Lab ）
哇～几个大学生自制一个迷你卫星，然后跟 Rocket Lab 填写货运单就可以把卫星打上太空耶，先不急，我们是不是应该要先了解一下 Rocket Lab 的货运车，喔不，是载货火箭 Electron 的能耐呢？
Electron 火箭的设计与制造
Electron 是两段式火箭，高 17 米、直径 1.2 米，承载重量是 150 ～225 公斤，也就是说 Electron 大约有 6 层楼高，比日本的 SS-520 大一些也可以载得更多。火箭主体采用轻量碳纤维复合材料制成，设计目的是把常规 150 公斤的物品发送到离地 500 公里高的太阳同步轨道。
▲ Electron 火箭的黑色外壳是因为采用碳纤维复合材质。（Source： Rocket Lab ）
火箭动力来自 Rocket Lab 自行开发的拉塞福（Rutherford） 液态燃料引擎，引擎名称是纪念纽西兰已故著名物理学家欧尼斯特·拉塞福（Ernest Rutherford ，物理课本里的那一位）。
一颗拉塞福引擎的重量只有 35 公斤，材质是钛合金，在设计上，其燃料供给控制迥异于传统火箭，是透过电控以锂聚合物与马达的组合来运作帮浦（electric-pump feed cycle），把燃料与氧化剂打进燃烧室产生推力，而且软件控制取代了传统的硬件控制，比起传统气体产生器循环式（gas-generator cycle ）50% 的效率 ，拉塞福引擎可以达到 95% 的燃烧效率，附带的缺点只有一个──额外要多负担电池组的重量。
▲ 拉塞福引擎。（Source：维基百科）
火箭的第一段（升空用）用了 9 颗拉塞福引擎，第二段则用了一颗变体版拉塞福引擎（提升在真空中移动的能力），第一段合计可以产生 162 kN（千牛顿）的推力离地升空，最高峰可以产生 192 kN 的推力，单位推进率（Specific Impulse，ISP）方面有 303 秒（ISP 值越高，表示火箭的燃料利用效率越好）；第二段的引擎推力则是 22 kN，单位推进率 ISP 达 333 秒。
生产上， 拉塞福引擎 完全由 3D 打印制造而成，印一颗只需要 24 小时，比起传统火箭引擎，制造时间与费用都大为降低，但有着很优异的性能。可靠性方面，在 1 月 31 日，拉塞福引擎达成了 500 次，累计共 19,000 秒的运行纪录。 Electron 火箭的酬载仓也有特别设计，火箭尖端—酬载整流罩（Payload Fairing），设计是要能在太空把酬载从主体解体开来，而这些酬载是在发射站组装到火箭上，这跟传统火箭程序一样。不过 Rocket Lab 设计出了酬载外挂模组（Plug-In Payload ），顾客可以带回，选择以自己的设施与人员来准备酬载，准备完密封好后再送回 Rocket Lab ，几小时内就可以装进 Electron 火箭。这个崭新作法大为降低瀑布式作业流程延迟的风险，而且让顾客可以自行准备酬载来待机。
▲ 酬载整流罩。（Source： Rocket Lab ）
1 月 21 日 Electron 成功发射且顺利进入太空轨道，这开启了小型商业火箭发射的新纪元，未来小公司如果要开发手机 App 搭配太空中自己打造的小卫星作连线，应该也不是难事吧？除此之外，参加 Google 登月大赛的硅谷 Moon Express 团队宣称他们将在今年登月，而他们的伙伴就是 Rocket Lab，如果成真的话，那将达成另外一个新纪录──登月计划最小的火箭，我们就拭目以待吧。
▲ “Its a Test”任务发射升空。（Source： Rocket Lab ）
- Moon Express says first launch is ‘definitely’ happening in 2018
（首图为 Rocket Lab 1 月 21 日“Still-Testing”的发射任务；来源： Rocket Lab ）
