星舰“五飞”成功后,人人都在学SpaceX火箭回收技术(图)

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SpaceX不久前对其新一代重型运载火箭“星舰”进行了第五次试飞,并在发射后不久成功捕获了超重型助推器。这是一项意义非凡的成就,同时也向竞争对手们发出了警示。

为猎鹰系列火箭研发可重复使用的助推器,是SpaceX降低太空飞行成本的重要手段。目前,该公司正在研发一种更大、更强的星舰火箭,以推动这一技术进一步发展。这将显著增强SpaceX在向近地轨道发射卫星方面的成本优势,进一步巩固其领先地位。

在SpaceX的推动下,其他火箭发射公司也纷纷着手研发自己的可重复使用助推器,试图在飞行后回收火箭发动机以便再次使用,或在火箭上制造其他能多次执行任务的硬件。然而,这些竞争对手在提升系统性能、追赶SpaceX在可重用性方面的领先地位时,面临着巨大的挑战。

马斯克在今年早些时候的一段网上视频中表示:“我们需要火箭能够多次重复使用,就像汽车、飞机、自行车和马一样。”

几十年来,火箭发射几乎都依赖一次性助推器,这项技术已经支持了数千次发射,并被验证是可靠的。那些使用一次性助推器的火箭公司高管表示,在需要更多动力和燃料的深空任务中,一次性助推器仍然扮演着关键角色。然而,重复使用助推器也面临着挑战,比如着陆后需要时间和资源来翻新,才能再次执行其他任务。

SpaceX的可重复使用猎鹰助推器为客户提供了更频繁的飞行服务,特别是对其卫星网络星链来说。通过多次使用同一助推器,SpaceX能够将成本分摊到多个任务中,从而提高利润率。例如,今年8月,猎鹰9号助推器完成了第23次重复发射。据天体物理学家乔纳森·麦克道尔(Jonathan McDowell)的数据显示,截至上周四,SpaceX今年已经执行了100次猎鹰9号发射任务。

SpaceX在其网站上表示,猎鹰9号火箭的发射价格约为7000万美元。相比之下,联合发射联盟公司的新型“半人马火神”(Vulcan Centaur)运载火箭发射价格预计将达9700万美元。一些发射公司正在研发成本约为5000万美元的一次性运载工具。

对于政府机构来说,发射价格通常更高,因为它们的任务往往比商业客户更为复杂,且需要支付更多的费用来确保敏感有效载荷的安全交付。

美国联合发射联盟公司发言人拒绝就定价问题发表评论,SpaceX也未回应置评请求。

诺斯罗普·格鲁曼公司旗下火箭公司Orbital ATK的前首席执行官戴维·汤普森(David Thompson)表示:“猎鹰系列火箭极大地改变了太空发射的经济性,给该行业的其他公司带来了巨大的压力。”



星舰的可重复使用性10月中旬,星舰在发射大约七分钟后,其70米高的助推器在SpaceX位于得克萨斯州一个发射塔引导下返回,并在两个机械臂的辅助下首次被“筷子夹住”(空中回收)。

SpaceX对于星舰的长期飞行计划堪比科幻小说。捕获助推器后,该公司会为其补充燃料,再在其上堆叠另一艘飞船,并迅速将其发射至近地轨道。SpaceX希望通过这种方法,将大量的货物、卫星或人员送入太空。而对于更远的太空旅行,星舰则计划在轨道上完成加油。

虽然最近的发射让我们得以窥见这一壮举,但要克服技术挑战并增加飞行次数,可能还需要数年的时间。除了要让星舰助推器和飞船成功着陆,并证明它们可以快速重复使用等难题外,SpaceX在从得克萨斯州的星际基地和佛罗里达州的太空海岸进行飞行时,还面临着监管方面的限制。

美国航天业的高管们表示,一旦星舰实现完全快速重复使用,将减少对新硬件的需求,缩短两次飞行之间的等待时间,从而大幅降低SpaceX的成本。咨询公司贝恩估计,星舰有望将每公斤货物送入近地轨道的成本降低50到80倍。

法国火箭公司Arianespace的首席商务官史蒂文·罗格斯(Steven Rutgers)在今年6月的一次行业活动中谈到星舰时表示:“他们会准备好的,它会成功的。我们必须对此表示尊重,并不断提高自己的技术。”

然而,开发星舰的成本并不低,这给SpaceX带来了尽快投入运营的压力。该公司最近在一份法庭文件中透露,星舰项目和星际基地每年的成本接近15亿美元。

SpaceX的高管透露,星舰的初步任务可能最早于明年开始,重点是发射该公司自己的星链互联网卫星。目前,这项业务已成为推动SpaceX收入增长的重要动力。

推动行业发展SpaceX的同行和竞争对手们正朝着可重复使用的方向努力,但他们的进步在很大程度上受到了马斯克公司成就的推动。

亚马逊创始人杰夫·贝索斯(Jeff Bezos)旗下的蓝色起源公司,正在开发定于下月首次发射的轨道火箭“新格伦号”(New Glenn),其巨大助推器被设计为可重复使用。

作为波音公司和洛克希德·马丁公司旗下的火箭运营商,联合发射联盟公司正致力于回收其新火箭“半人马火神”上级部分的两台发动机,以实现重复使用。

与此同时,Arianespace的母公司也投资了一家开发可重复使用助推器的初创公司,尽管其新飞行器目前仍由一次性助推器提供动力。

去年,美国火箭实验室(Rocket Lab USA)在其“电子”(Electron)火箭的一次飞行中成功使用了一枚以前使用过的发动机,并正在研制配备可重复使用助推器的新型火箭“中子”(Neutron)。

Firefly Aerospace首席执行官杰森·金(Jason Kim)表示,该公司与诺斯罗普·格鲁曼公司合作开发可重复使用飞行器,将为发射客户提供更大的灵活性和更优惠的价格。他强调:“这真的取决于客户的负担能力和日程安排。”

然而,值得注意的是,目前可重复使用的助推器并不适用于所有任务。例如,SpaceX已经完成了使用一次性助推器的任务,如10月14日为NASA发射用于研究木星轨道上卫星的探测器。

据SpaceX介绍,该公司的星舰也存在不可重复使用的版本

 

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