星舰“五飞”成功后,人人都在学SpaceX火箭回收技术

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划重点

01SpaceX成功捕获超重型助推器,推动可重复使用火箭技术进一步发展。

02其他火箭发射公司如亚马逊创始人杰夫·贝索斯的蓝色起源公司和联合发射联盟公司也在研发可重复使用助推器。

03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。

04SpaceX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。

05目前,可重复使用的助推器并不适用于所有任务,如SpaceX已经完成了使用一次性助推器的任务。

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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。”

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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。(腾讯科技特约编译金鹿)