美国东部时间2月6日15:45分(北京时间2月7日4:45分),特斯拉创始人马斯克旗下的火箭公司SpaceX,成功发射了现役运力最强火箭——“重型猎鹰”(Falcon Heavy)。
重型猎鹰火箭的推出可谓是赶上了一个绝佳的历史时机。在去年,特朗普政府已经批准重组了美国国家太空委员会,重返月球也被提上了日程。在土星5号退役已久、SLS尚未入役的青黄不接时期,重型猎鹰无疑是执行这一任务的“最佳人选”。
重型猎鹰火箭的发射地是位于弗罗里达州东海岸的肯尼迪航天中心,美国历史上第一架航空飞机“哥伦比亚”号就在这里发射。
在重型猎鹰火箭发射之前,马斯克的SpaceX也已经发射过多枚卫星,但重型猎鹰火箭是SpaceX的里程碑事件。
在了解猎鹰重型火箭之前,有必要知道些相当重要的背景知识。
1969 年 4 月在耗资巨大的“阿波罗登月计划”行将结束之际,沉溺在太空探索激情中的 美国宇航局NASA 认为需要建设一种可重复使用的航天运载工具。1972 年 1 月“航天飞机”设计方案诞生了。
密集的太空探测项目让NASA觉得不够经济,因为用火箭发射载人航天器需要的是巨大火箭,并且都是一次性的不可回收重复利用。出于对经费的考虑制造一种新的航天器成为时代的新要求。当时NASA为说服美国当局发展航天飞机,表示航天飞机拥有很多优点,除可以多次往返重复使用外,还能送7人外加将近30吨货物进入太空,在返回时可把14.5吨的有效载荷从轨道上运回。
美国政府在奥巴马上台之后叫停了新的登月计划,开始将太空探索的目光投向火星,对于服务于近地轨道的航天飞机来说已经没用武之地。与此同时航天飞机投入使用后并未达到原先预想的目的。
航天飞机的事故率非常高,美国的5架航天飞机中,有2架在执行任务时候发生了爆炸、解体,有14位宇航员为此丧命。5 架航天飞机,每架研发费用20亿美元,总共发射一百多次,每飞行一次费用高达5亿美元,返回后还要进行大量费时费力的检修,这让美航天局的财政不堪重负。
有数据显示从1985年到1988年10月间,航天飞机的发射价格增加了85%,即每次发射费用飙升到9000万美元。这笔花费完全违背了NASA最初设计航天飞机的预算。按照计划美国的航天飞机寿命最多为20年,每架应飞行100次。而截至到今天,5架航天飞机加起来飞行了才132次,其中2架在飞行中爆炸,2架已严重超期限服役。
后来奥巴马政府宣布了新的航天计划,提出砍掉由前任总统布什推出的旨在重返月球的“星座计划”,将深空探测推进到新的领域:载人飞往小行星继而登陆火星。而美国政府也表示在航天飞机退役后,将鼓励各类私人公司建造和发射多种航天器。美国宇航局甚至有意租用私人飞船将宇航员送入太空(国际空间站),以便节约经费,开展更为“尖端”的外太空探索活动。
猎鹰重型火箭厉害在哪儿?
2011 年 4 月份,Elon Musk 对外公布了猎鹰重型火箭的研发意图,要知道,在那个时间节点,Elon Musk 还没能在硅谷封神,特斯拉还是个仅发布过一辆改装纯电动莲花跑车的“PPT 造车公司”。重型猎鹰的构想在当年看上去就像是痴人说梦,直到今天这辆载着特斯拉跑车的重型猎鹰成功发射,才算是正式证明了 SpaceX 在航天业中的绝对技术实力以及极具前景的未来。
于是 Elon Musk 的小目标就是用将近 1 亿美元的发射成本,送一辆目前价值将近 100 万人民币的特斯拉 Roadster 跑车上火星轨道。而随着这次发射成功,Elon Musk 这辆循环播放大卫·鲍威(DavidBowie)的经典歌曲《太空怪人》(Space Oddity)的特斯拉,将会成为太空中的第一辆跑车,永恒停留在浩瀚星空中。
重型猎鹰厉害的地方在于,它远比政府或其它民营公司制造的火箭便宜,每次发射只需大约一亿美元。航天总署、军方、其它国家政府和人造卫星制造商都将成为 Elon Musk 的潜在客户。更重要的,重型猎鹰将成为spacex公司火星殖民的很大一部分,将在计划前期向火星发射大量物资,包括第一艘登陆火星的实验红龙·。如果计划不变,2018年重型猎鹰就要将红龙发射至火星实验。
根据 SpaceX 现有的产能,Musk 表示猎鹰重型可以在每3 到 6个月之内完成一次发射。“不管需求是什么,我们都能满足。” 如果真的如 Elon Musk 所言,SpaceX 的效率已经可以超过全球其他所有的火箭研制公司了。
并且对于 SpaceX 而言,重型猎鹰的成功发射其实为 SpaceX 制造更强大火箭提供了可能性。Elon Musk 称之为 BFR,翻译过来就是 Big Falcon Rocket。简单的说,BFR 的设计原型是一个可重复使用的一级助推器加上一个重复使用的顶部飞船。这套方案将令 BFR 比重型猎鹰拥有更大推力的前提下具备更低的成本。更重要的是,其发射的周转时间将实现以小时计算而不是以天来衡量。
敢干的美国企业家
是的,说起 “猎鹰重型”的成功,就不能不提这枚火箭背后的那家美国私营企业SpaceX,以及这家公司的老板埃隆·马斯克(Elon Musk)。
而且公开资料显示,马斯克起初并没有得到过任何美国官方机构的帮助,他从一开始走的就是纯粹的商业路线:起初先是想从欧洲和俄国人那里买个廉价火箭用,但后来发现对方要价都太高,于是他便成立了SpaceX公司自己做火箭,而且他还要做完全可以商业化推广、价格亲民、成本低廉的“火箭”,要让更多的人可以实现探索宇宙的梦想。
这里就要提一下当年美国和前苏联的太空争霸历史了。我们都知道早在上世纪50-60年代,美苏两大超级大国就已经开始用火箭把宇航员往太空中送了。其中在60年代末期,美国人甚至研发出了今天都还没有任何国家能超越的“土星5号”超级重型火箭,其载荷比今天的“猎鹰重型号”还要多出近一倍,并成功把美国宇航员阿姆斯特朗等人送上了月球。
于是,这起步极早且早在半个世纪前就已经达到惊人高度的美国航天业,自然也给今天的美国培育了大量的航天人才以及可供民间企业使用的丰富航天资源。
而马斯克也成为了 “前人种树、后人乘凉”的受益者,在SpaceX于2002年成立后,他迅速网罗了一大批拥有丰富航天科技(000901,股吧)经验的人才,比如他的副手汤姆·穆勒(Tom Mueller)。
不过,罗马也并不是一天建成的。在“猎鹰重型”成功的道路上,马斯克和穆勒等人也付出了大量的心血乃至不少失败的代价。尤其是马斯克今天之所以能让绑着27个梅林引擎的“猎鹰重型”顺利升天,打破了之前所有人对这一结构稳定性的强烈担忧,正是因为他的团队过去10多年来都在努力做好的一件事:不断完善梅林这款火箭引擎以及围绕该引擎而打造的核心产品 “猎鹰9号”火箭,并随着技术的成熟而不断降低成本。
是的,马斯克的团队10多年来的投入和精力,只是为了把一款火箭做精,把一个引擎做强。
于是,他们不仅实现了今天在“猎鹰重型”上的成功,他们的“猎鹰9号”火箭更是成为了目前全世界成本最低廉,性能也最为稳定可靠的火箭,也因此成功占据了目前全世界火箭商业发射市场的绝对份额,几乎把原本占据市场主流的欧洲和俄罗斯全都挤了出去!
不仅如此,马斯克的团队还在3年前就在全世界率先实现了火箭“回收”的技术,让以往发射后就彻底废掉的、但造价极为昂贵的火箭推进器等重要组成部分能够定向回收并再次利用,从而“颠覆性”地解决了火箭发射最主要的成本问题。
于是,当今天美国官方的宇航局NASA还在为研发经费发愁的时候,纯商业运作的SpaceX却混得“风生水起”,结果反倒是NASA需要找SpaceX寻求帮助了。
马斯克的终极目标是征服火星
具体来看,重型猎鹰的商业前途光明。在重型猎鹰发射之前,SpaceX旗下的猎鹰9号已经开始商业发射,在2017 年,SpaceX 旗下的火箭总共完成了 18 次的发射,约占全球发射总量的五分之一。所以,重型猎鹰进行商业发射也是顺理成章的,在2018年,SpaceX就已经公布了两个商业发射项目,一个是猎鹰9号为沙特阿拉伯发射一枚重达 6 吨的 Arabsat 6A 卫星,以另一个是美国空军用重型猎鹰火箭执行空间测试计划-2(Space Test Program-2,STP-2),这个计划的目的是研究太阳帆的可用性。
空间测试计划-2 图片来源:虎嗅网
事实上,一般的商业发射,SpaceX旗下的猎鹰9号就能完成,马斯克花大力气研发重型猎鹰一定还有更大的用途。
它将与波音公司抢“饭碗”,在马斯克研发火箭之前,美国军方的航天项目通常都交由波音、洛克希德·马丁等大型军工企业进行设计、开发、测试,马斯克的重型猎鹰发射成功后,这一市场或将面临大变革。
根据统计,美国的军用航天发射市场在未来的 10 几年内达到 500 亿美元以上,目前美国的情况是:航天飞机退役后,美国宇航员进入太空站需要依靠俄罗斯的航空飞船。如果重型猎鹰火箭可以投入使用的话,那么凭借着其 9000 万美元的单次发射费用,完全有可能从中分得一杯羹。(目前美国军用 性价比最高的宇宙神 V 的发射报价通常在 1.5 亿美元以上,德尔塔 IV 更是超过 4 亿美元。)
此外,美国航空航天局(NASA)也还有大量的科研发射项目。也表示过有意租用私人飞船将宇航员送入国际空间站,以便节约经费,开展更为“尖端”的外太空探索活动。在重型猎鹰发射成功后,美国联邦航空管理局(FAA)也表示祝贺,并贴出了自己发给SpaceX公司的发射许可。
图片来源:深科技
商业、军用、科研发射还都属于常规项目,也许太空旅行才是马斯克的星辰大海。马斯克的最终目标:“殖民火星”。
2016年,马斯克在第67届国际宇航大会(IAC)上,发表了“让人类变成多星球物种”的主题演讲,并推出了“火星运输系统”,SpaceX希望该系统能够将第一批人类移民送往火星。
在本次重型猎鹰的发射中,就包含了一辆汽车和一个机器人,可能就是为日后的太空旅行收集科研资料。
当然,要想完成如此宏大的计划,马斯克的SpaceX除了面临波音等传统军工强者的竞争,也面临不少后起之秀的挑战。
当然重型猎鹰也面临者行业内的挑战,重型猎鹰发射成功后,亚马逊创始人贝索斯也发文祝贺,马斯克也“深情”的回复了“Thanks加一个表情”,但两人在航空火箭市场确实是存在竞争的。
贝索斯旗下也有一个叫蓝色起源(Blue Origin)的火箭公司,蓝色起源也已经进行了多次火箭的发射与回收。而且,在2017年3月,贝索斯的蓝色起源就成功拿到了自己的第一笔商业订单。订单来自一家法国的卫星运营商 Eutelsat,发射用的火箭叫:新格林号。
除了和马斯克同样充满传奇色彩的贝索斯,日本、中国等国家也都在瞄准商业火箭发射这一市场。
据新华社报道:2018年2月6号,日本宇宙航空研究开发机构(JAXA)2月3日下午2点03分从鹿儿岛县的内之浦宇宙空间观测站发射了将人造卫星送入轨道的全球最小型火箭“SS-520”5号机。这枚全球最小火箭仅有电线杆大小。
在2017年12月18日,中国首家商业火箭公司在上海联合产权交易所举行A轮增资签约仪式,现场募集资金12亿元人民币。该公司名为“航天科工火箭技术有限公司”,是中国航天科工集团有限公司与中国航天三江集团有限公司组建。
航天科工火箭技术有限公司的商用火箭叫:快舟系列,预计将于2018年上半年以‘一箭六星’方式完成首飞。
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