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SpaceX或将再创历史:使用回收助推器发射火箭

    作者:BI中文网    时间:2017年03月30日    浏览次数: 收藏
导读:马斯克(ElonMusk)的SpaceX航空公司本周将再度尝试创造历史,它计划在3月30日首次再发射和再回收一枚已经使用过的猎鹰9号火箭助推器。此次

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马斯克(ElonMusk)的SpaceX航空公司本周将再度尝试创造历史,它计划在3月30日首次再发射和再回收一枚已经使用过的猎鹰9号火箭助推器。

此次的任务是将电信公司SES的一颗卫星送入地球轨道。一位太空飞行专家称,如果一切顺利的话,此次发射将在降低太空探索成本方面产生革命性影响。

这对于SpaceX来说是一个“成败在此一举”的关键时刻。

SpaceX将在3月30日尝试兑现其大幅降低火箭发射成本的承诺。它的目标是再发射并回收猎鹰9号火箭的一级助推器。SpaceX曾在2016年4月8日发射过这枚火箭,当时它将一颗卫星送入了地球轨道,然后落回地球并成功地着陆于大西洋上的一艘无人船上。

SpaceX打算进行的这项尝试是前所未有的,因为现在火箭发射之后,几乎所有的火箭组件都会坠入大海,沉入海底。助推器通常是多级火箭中造价最高的组件,它的成本高达数千万美元。

SpaceX公司CEO格温·肖特维尔(GwynneShotwell)曾经说过,循环使用火箭助推器可以将猎鹰9号火箭发射任务的成本降低大约30%。现在发射一次猎鹰9号火箭的成本大约为6200万美元。

SpaceX的轨道火箭系统的发射成本已经是全世界最低的,如果能够循环使用火箭助推器,就可以将这个发射成本再降低1800万美元。

乔治华盛顿大学太空政策学院的太空政策专家、历史学家约翰·洛格斯登(JohnLogsdon)表示:“这可能会具有革命性意义,长期以来,回收再利用一直是太空探索行业努力想实现却从未实现过的目标。”

洛格斯登之所以说“可能”是因为虽然SpaceX一直在回收使用过的轨道火箭助推器,但是从未再发射和再回收过它们。然而,这种情况可能会在本周四发生改变。

如何购买使用过的火箭
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佛罗里达州卡纳维拉尔角39A发射台附近的猎鹰9号火箭一级助推器

虽然SpaceX已经演示过再发射和再回收已经使用过的猎鹰9号火箭的全过程,以此来证明火箭系统可以按计划工作,但是这样做仍然存在固有的风险,因为他们测试的新功能有可能失败。

这就是为什么很多演示发射没有装载任何有价值的负载的原因,因为即便发射失败也不会造成任何严重后果。在大多数情况下,火箭装载的是轨道卫星,这些卫星的造价通常高达数亿美元。

然而卢森堡的电信公司SES主动要求SpaceX大胆尝试,它的SpaceX的老客户,它希望自己能够成为利用回收的助推器来发射卫星的第一家公司。SpaceX这次将要发射的卫星是一颗SES-10通讯卫星,这颗卫星将被用于为中美洲和南美洲大部分地区提供互联网和电视服务。

SpaceX将利用二次使用的助推器将火箭上半部分送至距离地表数十英里的高空,然后与火箭分离。火箭上半部分点火后再将SES-10卫星送入距离地表2.22万英里(约3.57万公里)的地球轨道。与此同时,火箭下半部分也就是一级助推器则落回地球并在船上着陆。

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由AirbusDefence&Space公司制造的SES-10通信卫星

SES的全球通讯主管马克斯·佩耶尔(MarcusPayer)称,与SpaceX的交易早在2016年8月就敲定了,原本计划在2016年晚些时候发射,但是由于9月1日发生火箭爆炸事故而被推迟。SpaceX对火箭爆炸事故进行了长达数月的调查。

佩耶尔表示:“不管我们能从哪个角度推动行业的变革,我们都会义无反顾地去做。我们甘愿做尝试创新的表率,我们并非不清楚其中的风险,要是不愿意承担风险,那我们干脆别发射火箭了。”

对于SpaceX最近一次的火箭发射台爆炸事故,佩耶尔持乐观态度。他说:“我们并不是刚刚进入这个行业的新手,这种事情经常发生。爆炸事故从未让我们动摇对SpaceX的信心。”

由于合同规定和行业竞争的缘故,SES拒绝透露它与SpaceX达成交易的价格。SpaceX对此未予置评。

但是洛格斯登表示,如果SES从SpaceX那里得到的价格比通常情况下低30%甚至完全不用向SpaceX支付一分钱,我也不会感到意外,因为这是一次演示发射。

SpaceX正在佛罗里达州卡纳维拉尔角翻新使用过的猎鹰9号火箭,洛格斯登最近参观了SpaceX的翻新工厂。他说:“我认为这次的火箭发射成本会比较低,我没理由质疑其可行性。”

SpaceX从一开始设计猎鹰9号火箭时就考虑到回收再利用的问题,火箭的大部分成本都集中在一级助推器上面。

马斯克曾经说过,火箭使用的燃料主要是RP-1(一种煤油)和液氧,成本大约为20万美元。

洛格斯登说:“助推器并不是捆绑式组件,火箭的第一级共有9个引擎,而第二级只有1个引擎。火箭引擎是造价最高的组件。”他补充说,猎鹰9号火箭在设计时还考虑到了便于维修和重复使用的问题。

他说:“因此,从一开始他们就考虑到了火箭的发射、回收和再利用。这是一个目标。”

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spacex2

工程师们尝试研制可回收再利用的发射系统已有数十年的历史,最著名的案例就是美国航空航天局及其承包商研发的太空梭,但是他们并没有成功。

洛格斯登说:“太空梭从概念上来说是完全可以回收再利用的。按照他们的设想,太空梭自己能够进入轨道,着陆,返回然后再次被利用。但是事实证明,其中的困难比他们预想得大得多。”

然而,过去几年人类在这方面还是取得了一定的进展,让不少人重新燃起了研制可回收再利用的发射系统的梦想。

SpaceX已经取得了举世震惊的成绩,它研制的猎鹰9号火箭助推器已经8次成功自行着陆。SpaceX还在研发一种更大型的FalconHeavy发射系统,预计一年之内就会公开亮相。据说这种发射系统将使用3个自行着陆的助推器,进一步降低太空探索的成本。

与此同时,亚马逊创始人杰夫·贝索斯(JeffBezos)的BlueOrigin航天公司也在研发可以回收再利用的火箭。BlueOrigin已经演示过它可以发射、着陆和再利用使用液态燃料的NewShepard火箭。

但是正如马斯克所说,BlueOrigin的NewShepard火箭系统是一种相对比较小的亚轨道火箭,只能将游客送到太空边缘呆几分钟,不能将卫星送入地球轨道。

虽然BlueOrigin正在研制名为NewGlenn的重载轨道火箭,但在可回收再利用火箭领域,SpaceX显然遥遥领先。

洛格斯登表示,不管选择什么样的方向,任何想要研制可回收再利用火箭的公司都必须与物理定律进行长期的斗争。以每小时数千英里的速度将火箭发射出去,然后让助推器安全着陆,并且保证助推器能够再次使用,这绝对不是一件容易的事。

洛格斯登说:“火箭发射仍然是一个非常激烈的过程,回收的每一个助推器都可能发生不同程度的损坏,比如火箭引擎、燃料泵、导航电子系统、柱状箭体等等。”

洛格斯登很想知道像SpaceX这样的公司在巨大的市场需求推动下能够以多快的速度来周转使用助推器。

SpaceX的目标是发射4425颗互联网卫星,组成一个覆盖全球的卫星网络;SES则打算拓展其卫星业务,在这两者之间,对低成本卫星发射的需求也不会少。

佩耶尔说:“这并非一次性的。如果试验成功的话,它将成为未来卫星发射的关键因素。如果一切顺利的话,我们和SpaceX都会非常高兴。”

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