重磅│SpaceX终实现“回收火箭再发射”!马斯克的“太空通勤”梦想迈出一大步

作者 DeepTech深科技 2017-4-1
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北京时间今天清晨 6 点27分,SpaceX再次创造了历史,在肯尼迪航天中心成功发射“二手猎鹰 9 号火箭”,将卢森堡卫星通讯商SES的SES-10卫星发射到地球同步轨道,该卫星将为墨西哥、加勒比海地区、中美洲和南美洲提供宽带与移动网络服务。


火箭发射直播现场


这次发射标志着,人类已经掌握了重复使用运载火箭的相关技术。预计很快人类进入太空的成本将得到大幅的下降,梦寐以求的“太空时代”大幕已悄然打开。

 

本次发射的SES-10卫星

 

SpaceX的火箭又发射了!对于稍稍熟悉这家公司的人来说,频繁的发射任务已经显得有些司空见惯但真正了解的人一定明白这次发射的重要意义所在。

 

这次发射的重点并不在于SpaceX又将SES的一颗卫星送入地球轨道,恰恰相反,“猎鹰9号”火箭成为了表演的主角。这次发射所使用的一级火箭是一枚已回收的“存货”,而对于标榜“廉价、高效”的SpaceX来说,火箭重复使用才是它真正的核心!

 

这枚火箭的首次发射是在 2016 年 4 月 8 日,它首次成功将一颗卫星送入了地球轨道,之后又安然返回着陆在大西洋上的一艘驳船上。之后,这枚一级火箭就被SpaceX一直封存,直到今天才得以启用。


火箭回收


一直以来,火箭发射作为一种高风险活动都被认为需要相当的耐心和细心,稍有不慎就会导致事故发生。以 SpaceX 去年 9 月 1 日发生的爆炸为例,当时的原因就在于装置泄露,导致液氧在装氦气的复合材料压力容器(COPV)的外壳和内衬之间聚集,致使压力容器破裂,产生火花,最后导致大爆炸。

 

而这次爆炸不仅直接使得Facebook损失了价值2亿美元的通信卫星,更是间接影响了今天的这次发射任务。根据SES的全球通讯负责人Marcus Payer表示,他们早在 2016 年 8 月就与 SpaceX 定下了首次回收火箭的发射任务,当时计划是在 2016 年 12 月份进行发射,但 9 月 1 日的爆炸事故导致发射推迟到了今天。


火箭爆炸现场


但是,挫折显然没有打消掉SES尝试“二手货”的想法。作为 SpaceX 的老客户,这家全球最大的卫星运营商似乎总是对他们的发射伙伴信心有加。Payer曾表示,“我们愿意成为尝试创新的表率,因为这对于推动行业的变革有重大意义,如果总是考虑风险的因素,那我们干脆就别发射火箭了。”同时,他还表示,即便是爆炸事故也没有让他们失去对SpaceX的信任。

 

然而,话虽如此,从实际的商业利益考量,SES肯定也做好了周全的准备。华盛顿大学的太空政策专家、历史学家John Logsdon就认为,因为这是一次“表演式”的发射,象征意义要大于实际意义,所以SpaceX肯定会给SES一个十分优惠的价格,不出意外会是一个7折的报价,甚至完全免费也是有可能的。


SES和SpaceX并未对此事作出任何回应,所以具体的交易价格我们也不得而知。


John Logsdon


不过,根据SpaceX公司总裁GwynneShotwell的介绍,可重复使用技术可以将猎鹰9号火箭的发射成本降低大约30%。那么以猎鹰 9 号现有的约 6000 万美元的发射费用计算,削减掉的成本将高达1800万美元,由此可见Logsdon的说法也就不无道理了。

 

而除了谈及双方的交易行为,Logsdon还高度评价了这次发射的历史意义:“这将会是一场行业革命——长期以来,重复使用火箭一直是人类积极探索却又从未实现过的目标。”


毫无疑问,如果一切顺利的话,此次发射将对降低太空探索成本起到革命性影响。

 

大家如此看好“可重复使用火箭”也是和航天工业当前的现状密不可分。众所周知,目前所发射的火箭基本都是“一次性”的,造价高昂的精密部件在使用一次之后就被舍弃掉了,而这其实是一种“极不正常”的状况。


科罗拉多大学博尔德分校工程与科学学院院长Bobby Braun就将其描述为交通运输领域的“奇怪个例”, “想象一下我从丹佛飞到首都华盛顿,我乘坐的飞机都是一次性的。当我返回时,航空公司需要再安排一架新的飞机,这简直太不可思议了。”


马斯克和猎鹰9号火箭


无独有偶,“钢铁侠”马斯克当年在创立SpaceX的时候也表示了相同的看法,他发现,火箭发射主要成本在于以引擎为代表的核心部件,而其余成本所占的比例则较小。以猎鹰9号火箭为例,建造所需的材料成本只占一次发射费用的不到2%,而 20 万美元的燃料费用在 6000 万美元的整体花费面前更是显得微乎其微。

 

这也就坚定了马斯克进军航天领域的决心,他曾对SpcaeX的工程师立下豪言,“我们要将火箭的发射成本降至十分之一!”而在去年国际宇航大会(IAC)的演讲中,他还将这一思路迁移到了“火星殖民”上面。根据描述,星际运输系统(ITS)的单张船票有望降至20万美元。


但其实不管是发射卫星还是移民火星,可重复使用航天器已不是一个新鲜话题。工程师在这方面的探索已经有数十年的历史了,其中最著名的例子就是NASA的航天飞机。


作为滑翔机与火箭的结合体以及向空天飞机过渡的产物,航天飞机的诞生可谓是一次突破性的创举。当宇航员驾驶着轨道器从空中优雅地降落时,我们不得不佩服这些航天先驱的创新精神和想象力。

 

不过,实话实说,从经济效益上来讲,航天飞机绝对算得上是失败之作。首先,200万个以上的零部件导致发射系统十分复杂,每次航天飞机发射时,工作人员都谨小慎微,即便如此,40%的损毁率也留下了不光彩的记录,14名宇航员血洒长空。


其次,每次发射之后的维护又是一笔巨大的开销,极其昂贵的隔热瓦和几乎要翻新一遍的主发动机使得每次发射的成本陡升——每次要花费15亿美元,这可比当今千万级别的火箭发射要贵多了!


“挑战者”号爆炸


阿波罗计划的灵魂人物、航天大师布劳恩就曾评价航天飞机说,“在人们都将目光集中于火箭上时,恰恰忽略了最值得注意的航天飞机,它完全有能力做到重复使用。但航天飞机的问题在于,它是一台十分复杂的机器,使用费用过高,只有配备一支日常维护团队才能维持它的运行。”

 

所以,美国在2011年让航天飞机全部退役,人类又重回“火箭时代”。

 

然而,对于太空的渴望要求我们必须将进入空间的成本大幅降低,而航天器重复使用是一条必须要走的路。那既然航天飞机不行,很多人也就将目光投向了火箭,其中最著名的就是马斯克的 SpcaeX 了。

 

迄今为止,SpaceX 已经成功回收了 8 枚猎鹰 9 号的一级火箭,正在研制中的猎鹰重型火箭也将在年底进行首次发射,它相当于 3 枚猎鹰 9 号并联。一旦成功,太空探索的成本将进一步降低。至于前文提到的火星专列——星际运输系统(ITS)也将可采用可回收设计。


猎鹰重型火箭


毫无疑问,在可重复使用火箭的舞台上,SpaceX并非唯一的舞者。亚马逊创始人杰夫·贝索斯的蓝色起源(Blue Origin)公司也已经蛰伏了十余年,他们所研发的New Shepard亚轨道飞行器已进行了多次试验,均取得了成功,不久将用于商用的太空旅行,游客将会被送至太空边缘,体验几分钟的失重。

 

但如同雄心勃勃的马斯克一样,贝索斯的野心也不止于此,Blue Origin的新建工厂已经开始了New Glenn重型火箭的设计生产工作,自然也是可回收的设计。在不久的未来,将与猎鹰重型火箭形成直接竞争关系,只是目前SpaceX仍处于领先地位。


New Glenn火箭


似乎一切都发展的顺风顺水,太空距离人类仿佛就近在咫尺了!

 

可就在重复使用火箭迎来爆发的时间节点,还是有有识之士对此表达了自己的看法和观点。位于伦敦的卫星网络运营公司 Inmarsat 的首席技术官 Michele Franci 表示,“可重复使用火箭的确是个好事,但问题在于要真正把价格降低。SpaceX将不得不回收每一枚火箭,如此一来,每枚火箭的使用次数和发射间隔就又变成了新的挑战。”

 

Logsdon也表达了相同的看法,“火箭发射仍然是一个充满挑战性的过程,回收的每一枚火箭都可能发生不同程度的损毁,比如火箭引擎、燃料泵、电子系统、箭体等都是极易发生问题的关键部件。另外,在面临市场需求压力下,火箭的周转速度也成了考验SpaceX的棘手难题。”



这都说明,SpaceX依旧面临着重重的困难。随着未来全球范围内对低成本卫星发射需求的猛增,如何安排好这趟“星际班车”已经成了摆在SpaceX面前的当务之急。从这个意义上来讲,首枚“可回收”火箭的诞生固然可喜可贺,然而,真正从市场的角度出发、打造出名副其实的可重复使用火箭,应该已经悄然成为“钢铁侠”下一步要考虑的事情了。

 


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