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毁2亿美元卫星的SpaceX会不会重复航天飞机的老路

时间:2016年09月14日 信息来源:齐鲁晚报(济南) 点击: 【字体:

SpaceX火箭爆炸,Facebook通讯卫星被炸毁


“马斯克的火箭炸毁了扎克伯格的卫星”,发射成本6000万美元的火箭炸毁了一颗2亿美元的卫星,SpaceX又一次引来公众的关注。一个月前,同一款火箭因为第四次成功在海上回收,点燃了人们对廉价航空的想象。  

四年前,SpaceX的“龙”飞船将货物送到国际空间站,开启了人类探索太空的又一个时代。这次惨痛的事故之后,代表私营航天和廉价航空的SpaceX还能摆脱地球引力,完成探索火星的梦想吗?

加注燃料出状况 炸了2亿美元的卫星

爆炸发生时,美国太空探索技术公司(SpaceX)正在肯尼迪发射中心的一个发射台进行火箭发射静态点火测试。

原本,这枚火箭将把一颗价值2亿美元的卫星送上太空,结果还没发射就结束了。经SpaceX证实,卫星已完全被摧毁。这颗卫星由以色列航空工业公司制造,重约5吨,是Facebook互联网工程的重要组成部分。它将被发射到地球同步轨道为非洲多个地区提供互联网通讯服务。

SpaceX在事故三个小时后给出补充声明:发射台出现异样导致火箭发生事故。异常源于火箭第一级液氧储罐,当时正在按照标准程序加注推进剂,发射台没有人员受伤。

运载火箭大多采用液态燃料,不论氧化剂还是燃烧剂,多是在低温或者高压下存储。

低温推进剂火箭加注一直是比较麻烦的事情,因为涉及加注过程要一直蒸发等技术细节。

猎鹰9火箭近500吨的推进剂35分钟加注完毕,本身就是一件高难度的事情。猎鹰9火箭使用的液氧为过冷氧,比一般液氧温度低,为-206.7 ,此外,推进剂煤油也不是常温,为-7 ,如果不能在短时间内加注完成可能会导致液氧温度升高。和常温存储相比由于复杂性提升,先天存在较高的出错概率。

今年2月,SpaceX就曾因为在给一二级火箭加注液氧时出现了状况,导致发射终止。

靠创新和技术 还是赌低成本概率

SpaceX由科学狂人埃隆·马斯克于2002年创立,致力于承接火箭商业发射及太空探索。SpaceX目前最有名的产品是“龙”太空飞船和“猎鹰”系列火箭。2008年,SpaceX获得NASA的正式合同。2012年10月,SpaceX“龙”飞船将货物送到国际空间站,开启私营航天的新时代。

在SpaceX之前,发射火箭是政府及大机构才能够做的事。要知道全球能发射火箭的也没几家,美国的ULA(波音和洛克马丁合资),俄罗斯、欧盟、中国、日本及印度,但SpaceX是唯一的私人企业。

作为马斯克“三驾马车”之一的SpaceX,其在成立之时,在业内就引起了强烈反响。主要原因在于其每次发射成本要远远低于相关的对手。

SpaceX的火箭技术主要来自NASA的让渡,并不算先进,胜在便宜够用。每次发射只收取6000万美金,ULA每次收费要2亿美元以上,俄罗斯的收费也接近1亿美金。除了国家政府,还有各种商业卫星公司,每年都要发射新的通信卫星。目前据说SpaceX已经签下了80亿美金的订单,利润丰厚。

其次就是其首创了发射火箭的回收。SpaceX发射火箭以来总共试图11次回收火箭,其中猎鹰9号有5次回收都未能成功。加之去年和今年的两次火箭的直接爆炸,从数据上看,除了成本的优势外,似乎在可靠性和质量上,SpaceX并非马斯克和部分业内认为的那么领先和出众。

对于SpaceX的多次失败,有人质疑,马斯克在航空航天产业更多赌的是低成本的概率而不是依赖于创新和技术的保障,其所谓的客户也是如此,毕竟大不了有保险,就像此次爆炸中被毁的Facebook的卫星。

可重复使用火箭 并没有想象中省钱

这样看来,SpaceX最大的优势在于白菜价,研究可重复使用火箭的根本性目的,说白了就是为了省钱。

其实可重复使用的火箭,并非新鲜事物。航天飞机就是一个失败的例子。航天飞机被认为是美国航天史上一次错误的尝试,可重复使用的航天飞机并没有给美国政府降低多少运算,算上其巨大的维护成本,航天飞机发射比火箭发射更贵。“猎鹰9号”是否会重复航天飞机的老路也不得而知。

作为一次性使用运载火箭,“猎鹰9号”的零部件,包括发动机等并非是按照重复使用来设计的。真正可回收火箭的设计,要从源头上就用可重复使用的标准来设计;返回后,它的结构、发动机需要检测、维护,部分零部件可能需要更换。重复使用会带来火箭回收、维护成本,与一次性使用相比,“猎鹰9号”重复使用是否能降低成本,尚未可知。测算过“猎鹰9号”发射、回收过程后发现,在不同的任务轨道和返回地点情况下,它的运载能力损失在30%以上。

尽管如此,SpaceX的出现,对于打破航天研究领域的垄断,促使老牌航天研究机构进行更多创新方面上,有非常大的推动作用。

都在试错之中 谁能成功尚未可知

从全球航天趋势来看,降低成本是大势所趋,尤其对于小载荷、中低轨道航天器而言。可回收火箭能够降低相关机构进入空间的门槛。一旦真正大幅度降低发射成本的可回收火箭研制成功,那么人类进入空间就会像坐飞机一样变得简单。

由此,潜藏在大学、科研机构的很多创新想法和理念,就有变成现实的可能。之前,囿于成本,大学、科研机构要发射一颗卫星是非常困难的。此外,一些民营企业也会登上空间探索的舞台,将更多的创新理念和思路注入空间探索领域。

面对这种趋势,中国也开始发力。根据中国航天科技集团发布的消息,中国“组合动力飞行器”项目已经开始着手研制。未来,该飞行器能够让普通旅客像坐飞机一样进入太空,“组合动力飞行器”采用新型冲压发动机,速度有望达到7倍甚至10倍音速以上。

在起飞时,“组合动力飞行器”使用在低速飞行条件下性能很高的航空涡轮发动机或吸气式火箭发动机;达到一定速度后,使用适应在大气层内高速飞行的冲压发动机。这两种发动机只能在大气层内使用,而飞行器到达临近空间,便需使用火箭发动机进入太空。科研人员介绍,未来的组合动力飞行器可以实现可重复的天地往返航天运输。

现在看来,火箭回收的三种方式各国都在尝试:常见的降落伞式、垂直降落式以及给火箭安装“翅膀”的方式。spaceX的可回收火箭算是其中一种低成本之路的尝试。不过各国谁也不知道究竟哪种技术路径才是正确的未来方向,大家都在试错之中,至于届时鹿死谁手,还是拭目以待吧。


(作者:任志方)
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