spacex火箭回收 中国是利用什么回收火箭的

SpaceX成功回收火箭创造历史 打败诸多航天大国_新浪新闻
  原标题:SpaceX成功回收火箭创造历史 打败诸多航天大国
  【环球军事报道】北京时间22日9时左右,美国私营公司SpaceX的“猎鹰-9”运载火箭带着11颗卫星顺利升空。然而,人们关心的并不是它的卫星或者发射本身,而是它的第一级火箭能否顺利回收。10分钟后,答案揭晓,“猎鹰-9”的第一级火箭成功回收。这是人类首次成功回收轨道运载火箭,称得上是航天发射史上的一次里程碑事件。如果人类能掌握火箭回收与重复使用技术,未来航天发射的成本有望大大降低。
  “在狂风中竖起一个扫把”
  据美国媒体报道,SpaceX此次没有选择通过海上平台去回收火箭,而是直接在地面上回收。卡纳维拉尔角的LaunchComplex 1是此次火箭着陆的目标地点,未来SpaceX大部分火箭回收也将在这里完成。在此次发射之前,SpaceX曾两次尝试回收火箭,但都没有成功。
  这次回收到底有多难呢?《国际太空》杂志执行主编庞之浩22日将这次回收比喻为,“在狂风中让一根扫帚稳稳地直立在手掌上”。他认为,回收火箭首先要解决火箭着陆精度问题,要能够回收到预定地点。其次,火箭要以垂直的姿态降落,必须解决姿态控制问题,越是竖长的物体,越难以控制。第三,要解决减速问题,必须是软着陆,又不用降落伞,所以只能用反向推力装置。而且,回收的过程是一个变速过程,因为火箭的燃料越来越少,所以在这个变速过程中如何始终解决好以上的几大问题,难度非常高。据介绍,可靠控制是由两部分组成的,一部分是位于火箭上端的格栅舵,另一个就是发动机本身。
  庞之浩认为,SpaceX吸取了之前几次失败的教训,将以上三个方面控制得很好。同时,调高了安全系数,之前的几次发射计划都被推迟,就是要把所有可能出现的问题都解决掉,并等待最好的气象条件。还有一个重要原因,这次回收从某种程度上讲是降低了一定的难度,放弃了之前的海上平台回收,而选择在陆地回收。陆地上气象条件更好,回收面积也可以更大,平台更稳定。还有就是增加了火箭动力,从而可利用额外动力使火箭第一级在着陆平台上降落并回收。不过,在陆上降落可能意味着火箭在空中飞行更长,消耗的燃料更多。
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我们应该对鸡汤保持理性的态度,既不能迷失在鸡汤段子手们的“二手世界”里,期望几篇文章带你快速体验人生,也不能因此而排斥让人向上的哲理思辩;既不能仰赖鸡汤成为自己精神支柱,也不能审慎到逢鸡汤必反的程度,那样的话也会陷入一个极端。出品:科普中国
制作:中国科学院国家天文台 郑永春
监制:中国科学院计算机网络信息中心
航天发展的瓶颈在运载火箭,如何把一大堆很重的物体送入太空,一直是制约人类太空探索的难点。在大多数人的概念中,火箭就应该是一次性产品,点火之后一飞冲天,把航天器(卫星或飞船)送入预定轨道,火箭的使命就完成了。
然而,就在昨天,SpaceX成功实现猎鹰九号火箭回收,说明火箭重复利用的时代就要带来了,这一消息在朋友圈快速传播。
那么,SpaceX是如何实现火箭回收的呢?对未来的航天格局会有什么影响?又能对中国航天界带来什么启示?
在喧闹的背后,需要我们逐一冷静分析。
连战连败,终获成功
在猎鹰九号的第一级火箭实现成功回收之前,是一连串的失败。
日,猎鹰九号在执行CRS-5发射任务时测试火箭回收技术。第一级火箭在发射后,落向大西洋上一艘驳船改装的着陆平台,虽然准确地命中目标,但由于下降速度过快,导致火箭在甲板上发生爆炸。
2月12日,猎鹰九号在为美国国家海洋和大气管理局发射深空气候观测站(DSCOVER)卫星时再次测试火箭回收技术。由于当时海上风浪很大,驳船被迫撤回,火箭虽然在海面上成功软着陆,但最终落入水中。
4月14日,猎鹰九号在执行CRS-6发射任务时再次测试火箭回收技术。虽然一级火箭准确着陆在驳船甲板上,但由于横向速度过大,火箭未能在甲板上稳稳站立,最终导致倾覆爆炸。
6月28日,猎鹰九号第三次尝试海上回收火箭。但这次更长,遭遇到了发射失败,火箭以及给国际空间站运货的飞船,统统在高空解体。
连战连败,SpaceX开始闭门思过,认真检查每一个环节,改进设计方案。他们改进了发动机引擎和火箭的多级分离系统,并调整了燃料配方。
在此期间,美国另一家民营航天企业蓝色起源公司的新谢泼德火箭实现了回收。虽然,新谢泼德火箭只是一枚探空火箭,只是在地球大气层内的亚轨道飞行,并没有飞出地球大气层,也没有发射航天器的能力,只适用于开展商业太空旅游体验。但相关舆论给了SpaceX很大的压力。
闭关半年之后的12月22日,赶在圣诞节这一西方人最重要的节日之前。SpaceX再次测试火箭回收技术,终获成功。
这是猎鹰九号的第20次飞行,也是设计方案升级后的第一次飞行。经历了重重失败之后,所有人终于可以安心回家过新年了。
火箭成功发射,起飞后1分13秒,推进达到1马赫;
1分24秒,火箭达到最大动压;
2分20秒,火箭第一级关机;
2分24秒,火箭多级分离;
2分35秒,第二级火箭点火;
2分55秒,火箭整流罩分离;
4分钟左右,第一级火箭返回飞行点火;
8分钟左右,第一级火箭再次点火,火箭再入地球大气层;
9分40秒,第一级火箭稳稳站立在发射场附近的陆上着陆平台,火箭回收成功。
可回收火箭究竟难在何处
可回收火箭究竟难在何处?
难就难在十分复杂的电子系统上。电子系统是火箭的大脑,由遍布箭体的各种传感器获取火箭飞行的各种参数,然后通过信息汇总、计算,及时调整飞行方案,这一过程类似大脑的思考和决策过程。通过各种控制部件,执行指令,这一过程类似大脑控制我们身体上的各种运动器官。
猎鹰九号火箭实现成功回收,足以证明该型火箭的电子系统十分强大。
猎鹰九号的第一级火箭共有九台发动机,发射的时候九台发动机一起点火,用大推力使火箭摆脱地球引力升空。而在回收着陆的时候,猎鹰九号关闭其中的六台发动机,只剩三台继续工作。而且,这剩下的三台发动机的推力是精确可调的,这样才能使庞大身躯的火箭在刚刚着地时的速度基本为零,平稳地降落在平台上。
猎鹰火箭要实现平稳着陆,成功回收,可以调节推力的火箭发动机是成功的关键。要实现发动机推力可调,就需要改变燃烧室、燃料泵等的设计,实时调节发动机内部的温度和压力,并调节燃料的流量。这种大推力的可调发动机既要用于火箭发射阶段,又要用于回收时的减速反推。相当于一个人既要获得世界举重冠军,又要能干十分灵巧的绣花针,实际上是一件很难的事情。
一旦实现发动机推力可调,就可以实现火箭的定时、定点入轨,相当于给火箭安装了油门,可以实现与其他航天器的快速交会对接。
新一代运载火箭究竟新在何处
随着航天运输的需求越来越多样化,传统的运载火箭已经到了不得不更新换代的阶段。当前,世界各航天大国正在致力于研发新一代运载火箭,将采用大量的新技术和新材料,实现降低成本、提高可能性、满足多样化需求的目标。
那么,所谓新一代火箭,究竟新在何处?
纵观世界各航天大国,俄罗斯正在致力于研制安加拉系列火箭(Angara),这是一个全新的火箭家族,由俄罗斯联合火箭航天集团公司研发。通过捆绑式的多个通用火箭模块,安加拉火箭可以根据需要组合出不同推力的火箭,火箭推力从2吨到75吨不等,可以适应不同运载重量的航天发射需要。安加拉系列火箭研发成功后,将取代现在的虎啸号火箭和质子号火箭,成为未来俄罗斯航天运输的主力。号,“安加拉-A5”型火箭在普列谢茨克发射,迈出了成功的一步。
美国正在研发的新一代重型运载火箭“太空发射系统”(Space Launch System),号称是人类历史上最强大的运载火箭系统,巨型发动机的长度达54米,运载能力超过130吨,在未来的载人登陆火星和载人深空探索中将发挥关键作用。日,“太空发射系统”进行了试验性发射,整个过程非常成功。根据规划,“太空发射系统”火箭的首次正式发射将于2017年进行。
欧洲致力于研发新的阿丽亚娜6型火箭(Ariane 6),以取代现有的阿丽亚娜5型火箭,计划于2020年进行首次发射,2021年发射次数增加到4次,2023年开始年发射次数增加到11次。
日本在H-IIA运载火箭成功率大大提高之后,正在研制H-X新一代火箭,该火箭的第一级和第二级将使用液氢液氧作为燃料的火箭发动机,并研制固体燃料助推器,通过采用前沿技术,实现航天运输的低成本和高可靠。
与上述政府支持的重型运载火箭相比,SpaceX作为一家民营航天企业,成功地改变了航天高大上的特点,大大降低了进入太空的成本,使航天越来越平民化,越来越多的普通人都可以接触到航天,这给传统航天业带来的改变一定是颠覆性的。
SpaceX的成功对航天业有何影响
虽然火箭可回收,与汽车可加油还是有相当差异的。毕竟那么庞大的一个物体经过了高速飞行,经历了高温燃烧,有些部件是无法重复利用的。但确确实实可以大幅度地降低成本,至少价值数百万、上千万美元的发动机不再是一次性的,可以回收再次利用。
猎鹰九号火箭的标准发射费用为5400万美元,而中国的长征三号乙火箭在海外报价的发射费用也在6000万美元以上,所以即便不回收,猎鹰九号也已经成为世界上最便宜的发射工具。
这次,猎鹰九号的成功回收更是让很多外行人感叹,廉价航天时代即将来临。
猎鹰9号此前的失败
记得前段时间猎鹰火箭连连失败的时候,航天界有人嘲笑马斯克,说航天是需要积累的,不是谁都能搞的。现在,猎鹰九号的成功回收是对这些嘲讽最好的回应。
SpaceX的成功不仅在于技术的先进性,更在于采用了不同于传统航天业的商业化运作模式。传统航天业往往采用研发模式,每一枚火箭都需要设计、生产、测试等等,不仅环节复杂,而且大大增加了生产周期和生产成本,浪费了大量的人力物力。而且,每一次设计都会有新的风险,导致可靠性不够稳定。
SpaceX由于采用了商业化发展的方式,所有的软硬件均在它的控制范围内,不存在外包环节,所以造火箭和飞船就类似于我们造洗衣机和冰箱,全程质量可控。他们在航天领域率先实践流水线化的生产模式,只要一次成功,便可以次次成功,并通过大规模生产,大幅度降低生产成本。虽然也会存在一定的故障率和次品率,但不存在重新研发的风险。
SpaceX作为一家民营航天企业,十分注重成本和质量控制。由于采用了商业化模式,很多产品都会尽量按照批次生产和采购,也都会尽可能地回收利用。之前的每一次失败,实际上都是在进行相关的技术测试,然后改进方案,并非我们想象的是在烧钱。
而反观传统航天业,一直给人一种神秘的感觉,虽然顶着高大上的光环,但其内部照样会面临很多体制机制问题,阻碍技术创新。由于缺少外部竞争,问题逐渐积累,改革十分艰难。这也是美国政府不遗余力扶持民营航天的原因之一,他们要给自己扶持竞争对手,让外部压力增大,才能触动内部僵化的利益格局。
独立自主、自力更生的中国航天领域一直是我们的骄傲,但这种骄傲更多局限在国土之内,航天发展在对国民经济推动方面还有很大的潜力可挖。中国的高铁和核电,已经大踏步走出国门,成为中国走向世界的名片。用中国人的智慧,挣全世界的钱。在这一点上,中国航天界还有很长的路要走。在某种程度上,航天要向高铁和核电学习,只有大进大出,充分开放和竞争,经历市场风雨的洗礼,才能成长为参天大树。
乔布斯一个人和他领导研发的智能手机,使手机从单纯的通信工具变成了一台微型电脑,成为了个人生活和娱乐中心,更颠覆了传统手机行业的格局。马斯克一个人和他领导研发的可回收火箭,对航天业的影响还远远没有发挥出来,或许也将改变整个航天业的发展格局。这一点,需要中国航天界引起足够的重视。
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火箭回收后续:SpaceX下一步将要做什么?
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导读:据美国空间新闻网(spacenews)1月3日报道,2016年新年第一天,SpaceX创始人埃隆&马斯克(Elon Musk)通过推特向大家宣布了一个好消
SpaceX创始人埃隆&马斯克(Elon Musk)在日发布的推特
12月31日,马斯克在推特发布了一张猎鹰9号一级火箭的照片,照片显示火箭尾部发动机表面仅有些变色,这是由于发动机在工作燃烧时喷出的煤油烟灰沉积造成的。
猎鹰9号一级火箭尾部发动机发射前(右)后(左)对比图
当地时间日,探索公司(SpaceX)成功发射猎鹰9号火箭,并在发射10分钟后非常完美地回收了一级火箭,创造了人类太空史上的第一次。12月24日,这枚一级火箭被移入位于肯尼迪中心原39A发射台旁新修的机库内。而39A发射台是阿波罗11号、第一次与最后一次航天飞机发射的地方,这个工位在2014年5月被NASA租赁给SpaceX公司,租期20年。2016年SpaceX公司运载能力最大的重型猎鹰火箭将在这里首飞,延续辉煌历史。
在12月21日火箭成功着陆后举行的记者电话会议上,马斯克表示SpaceX公司将在39A发射台测试回收的一级火箭。&我们会在这个发射台上做一次静态点火测试,以确认火箭所有系统状态是否良好,这样我们就可以让这枚火箭进行全推力的点火工作。&他说。
SpaceX公司正努力开发可完全复用的猎鹰9号火箭,成功回收一级火箭是重要的里程碑。尽管如此,马斯克在记者电话会议上表示,这枚一级火箭只会用作测试但不会再次发射。&我们会将它(回收的一级火箭)留在地面上,因为它实在独一无二,这是我们第一个带回来的!&他说:&但我们将通过测试确定它可以再次飞行。&
回收的猎鹰9号一级火箭已运回肯尼迪航天中心39A发射台的机库,尾部是9台梅林1D发动机
马斯克期望能够在2016年利用未来回收的猎鹰9号一级火箭进行发射,而在2016年SpaceX公司将有十几次发射任务。&我们将在2016年的某个时候发射一枚回收的火箭。&马斯克在12月21日说。
目前SpaceX何时会进行下一次火箭回收的尝试是不确定的。SpaceX的下一次发射任务是在北京时间1月18日,发射地点是加州的范登堡空军基地,将为美国国家海洋和大气管理局(NOAA)发射Jason-3卫星。不同于12月21日回收的推力升级版猎鹰9号FT火箭,1月18日使用的将是最后一枚老版本的猎鹰9号v1.1版本火箭。这枚火箭发射完之后,SpaceX公司将只使用推力升级版的猎鹰9号FT火箭。
在发射Jason-3卫星后,SpaceX公司将在1月下旬向地球同步转移轨道(GTO)发射SES-9通信卫星,并在二月底前发射一艘货运龙飞船前往国际空间站,目前SpaceX公司没有透露任何有关这三次任务的火箭回收计划。
在上月成功回收一级火箭后,马斯克表示SpaceX公司将要花费一些时间去摸索如何在未来的发射任务中使用这些回收的火箭,毕竟在这之前没有任何机构的火箭曾在高速进入太空后再软着陆返回地球。
&我想我们将很快积累像一个舰队一样多的回收火箭,这将使我们花费数年的时间去使用它们,并确保它们都工作的很好。&马斯克说。
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一个早已酝酿、庞大的全覆盖直播卫星节目市场由此打开,老百
提起中星九号卫星,卫视发烧友都非常熟悉,即使不是卫视爱好
  仅仅不到3年的时间,我国的卫星直播户户通工程,就成为了
本文通过对美国、英国、法国、日本、韩国、印度、印度尼西亚
2013年底,我有幸从总局规划财务司统计处获得了我国历年卫星
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北京市东城区朝阳门南小街6号楼502 邮编: 100010 电话: (010) [京ICP备号]【京公网安备:05】SpaceX计划用陆基平台回收猎鹰9号火箭
【牛华网讯】12月1日消息,SpaceX计划让猎鹰9号火箭降落到陆基平台。
目前,SpaceX火箭只能降落到海上浮动平台,但SpaceX的最终目标是利用路基太空站回收火箭。如果成功降落,这将是让猎鹰9号火箭成为可回收火箭的第一步。
美国宇航局(NASA)商业航天员项目的卡洛尔&斯科特(Carol&Scott&)表示:&他们的计划是尝试在卡纳维拉尔角降落下一个推进器。&SpaceX一般都在卡纳维拉尔角发射火箭。
斯科特表示,最近她与SpaceX高管商谈了降落计划。
过去一年,SpaceX已经尝试降落猎鹰9号火箭的第一阶段。通常情况下,发射之后火箭机身会丢失或损毁。由于每次发射任务都需要新的火箭,因此商业太空旅行的成本极其昂贵。如果成功降落火箭的大部分零件,SpaceX就可以重复利用火箭,建造新火箭可以节约大量资金。
SpaceX已经两次尝试降落猎鹰9号火箭,降落地点是一个可自动航行的海上浮动平台。但是,两次尝试都未取得成功。6月28日,猎鹰9号火箭升空2分半钟后突然爆炸解体。
SpaceX表示,公司计划于本月重启发射任务,目的是为通信公司Orbcomm发射一颗小型卫星。
斯科特表示,SpaceX将在陆地发射Orbcomm的卫星。
上周,亚马逊创始人旗下空间探索公司Blue&Origin宣布,New&Shepard火箭成功进入地球轨道,之后火箭在地面成功着陆。当然,SpaceX的回收技术更加复杂,因为猎鹰9号火箭的速度更快,而且预定轨道更高。
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SpaceX可重复使用运载器成功回收:意义何在
&&& 作者 庞之浩
  日,美国太空探索技术公司的猎鹰9号火箭在世界上首次成功进行第一级有动力垂直回收,在全球产生了巨大影响。
  一 意义重大
  1。经济意义
  首先是其经济意义,最大的意义也是经济意义。因为目前的火箭都是一次性使用的,成本很高,运用一公斤东西上天大概要一两万美元,所以这就大大限制了开发太空的规模和效益。而猎鹰9号实际上目前已经是最便宜的运载火箭了,它报价是5000万到6000万美元,比其他的都便宜。但是如果能够回收,它就能大大地降低成本,据悉,如果能够回收第一级并且重复使用,就可以使火箭的成本降低80%。如果能够回收第一级和第二级,能够降低成本到98%。因为整个火箭燃料费用成本只有20万美元,所以如果能够回收的话,再重复使用,就可以大大降低成本。
  研制可重复使用火箭的第一步就是回收火箭,现已迈出,以后还要多次试验,由成功变为成熟,包括在海上平台上回收;今后还要突破和掌握回收第二级技术,从而奠定可重复使用火箭的基础。但是否需要回收第二级还应综合考虑,进行多方面论证,因为第一级火箭是有九台发动机,回收的难度比第二级可能还要容易点,第二级回收的难度既大,而且只有一台发动机,所以在经济不一定合适。最后是突破和掌握经过对回收后的火箭进行低成本维修后的重复使用技术,不能走航天飞机老路,打造真正能商业化的低成本重复使用火箭。
  另外,由于可重复使用火箭可使每次发射的费用大大降低,这就意味着能设计比现在便宜得多的卫星,而不必再花费大量资金来确保其长寿命的工作状态,因为发射费用很便宜,如果卫星坏了,再发射一颗填补空缺便是。
  还有,回收火箭还能保障地面人员和财产的安全。回收火箭也可以保护环境,因为一些火箭的燃料是有毒的,每次发射后会残留一些。
  其实,降低航天成本还有很多方法,例如,在轨组装、制造、维修、加注,就地取材、闭环使用等。比如现在国际空间站上已经有3D打印机了,已打印出零部件。
  在当今的时代,不能够一味地追求技术的先进性,而且还要考虑经济性和可靠性。像航天飞机技术很先进,它不经济、很贵,原来设想的是飞一次只需三千万到四千万美元,但实际上由于它的维修量非常大,每次飞行成本4亿到5亿,而且非常不可靠,研制了五架,损失了两架,还牺牲了14名航天员,所以经济性是非常重要的,可靠性也是非常重要的。
  还有包括大家知道的“铱星“也是,技术上很先进,但是由于太昂贵,所以很难进行商用,现在主要用于军用,以及用于探险和救灾的特殊领域。
  2。技术意义
  这次回收火箭成功,除了有经济意义以外,还有重要的技术意义,在人类历史上率先验证了轨道运载火箭的回收技术,为未来打造可重复使用运载火箭,大大降低运载火箭发射成本奠定了重要技术基础。低成本进入太空是人类很久以来的一个梦想,而回收运载器、回收航天器后的重复使用是一个重要的手段,这不仅是商业上的需求,也是载人航天的需求,还是科学上的需求。
  其实回收这个思路和做法并不新鲜,人类已经进行过大量的回收活动。大家都知道的,航天飞机和宇宙飞船都是回收的,因为有人必须得回收。美国曾发射过135架次航天飞机,成功回收133架次,苏联也回收过1次暴风雪号航天飞机。美苏都多次回收过大量载人飞船,只失败过2次,我们国家成功回收了所发射的10艘载人飞船。货运飞船大部分是不回收了,只有美国的“龙”飞船是回收的,因为它要带回一些实验样品来。各类返回式卫星是回收的,美苏都多次回收过返回式卫星和载人飞船,我国曾成功回收过22颗返回式人造卫星。
  但是,由于尺寸、外形等原因,我个人认为回收火箭的难度要远大于航天飞机和卫星、飞船的回收。因为越是细长的东西,越不好控制其姿态,要使细长的箭体垂直精确着陆在指定地点就更难。
  比如就火箭来说,在猎鹰9号之前,今年11月,美国蓝色起源公司成功回收了一个叫“新谢泼德”的亚轨道运载火箭,但是它的回收难度远远低于猎鹰9号。除了飞行高度、飞行速度还有能量以外,其中它们的外形差得很远,“新谢泼德”只有20米高,是个矮墩子,而猎鹰9号第一级就是48米,越是细长,回收时的控制难度就越大。
  关于回收技术,有四种回收方式:一种是降落伞垂直下降,第二种是动力反推垂直下降,第三种是无动力滑翔飞行,第四种是有动力滑翔飞行。猎鹰9号是采用了第二种,美国航天飞机是采用的第三种,暴风雪号是采用的第四种。据最新报道,航天一院也开展火箭回收技术的研究。2015年11月下旬,该院成功完成了运载火箭子级回收群伞空投试验,这标志着我国运载火箭在部段回收技术上取得了新的进展,离实现可重复使用又近了一步。一院采用的是第一种,返回式卫星、可回收的飞船也是采用这种。
  其实最早进行有动力控制回收试验的是美国的“三角快帆”,但是它成功进行了三次试验,进行第四次试验失败以后,美国就停止了试验。先进的运载器回收技术对航天器的回收也是有借鉴意义的。例如,返回式卫星现在基本上都用得很少了,目前主要用传输式卫星,但是现在又有人提出研制可重复使用返回式卫星,因为返回式卫星如果能重复使用的话,这样就大大降低了成本。返回式卫星还是很有用的。像空间站有些生物实验和生命科学实验等,在太空停留时间不能太长,而要在空间站上进行,返回一次时间比较长,所以这种短期实验用返回式卫星比较合适。如果用可重复使用返回式卫星的话,成本很低,就能比较经济的开展这方面实验了。
  3。商业模式
  第三个意义就是再次证明采用商业模式运营很重要,具有广阔的前景。太空探索技术公司已把许多不可能变成可能。该公司自创立以来取得的低成本为“国际空间站”货物运输服务,开展商业卫星发射业务等一系列成就,以及这次成功回收火箭都证明了这一点。航天采用商业模式发展有利于创新突破、有利于降低成本、有利于高速发展。马斯克创建太空探索技术公司的目的是以低成本火箭发射与国家主导的航天机构竞争,抢占商业发射市场。马斯科对媒体说:我们将迫使其他火箭发射公司要么研发更好的新技术,要么退出发射市场。
  这是因为私营航天公司管理机制灵活、高效,所以私营商业飞船研制周期短,成本也比政府研制的飞船低,并敢于采用先进的技术。除了授予天地往返运输项目外,美国航空航天局还对太空探索技术公司提供了技术和资金以及发射场等方面的支持
  刚开始,许多人对美国航空航天局把价值1000亿美元的“国际空间站”托付给商业货物及人员运输服务的计划颇具争议,认为由私营公司研制的商业航天运输飞船难以保障载人航天的安全性,但太空探索技术公司通过展示在没有成本加成合同和严格政府监管的情况下所能完成的工作,改变对载人航天计划商业化策略的质疑对的质疑,给公司带来了极大的可信性,在全球成功开创了商业载人航天的新模式。分析表明,类似的计划如果按美国航空航天局的传统模式进行采购,成本将比现在高出4~10倍。太空探索技术公司的航天发射成本要比之前的政府主导时代的低得多,发射“龙”飞船的猎鹰9号火箭售价仅6000万美元,只是传统政府承包商要价的1/3。猎鹰9号火箭也已低成本挤进商业卫星发射市场,甚至用于发射军用卫星,迫使美国取消对进口俄罗斯RD-180发动机的禁令,从而重启太空探索技术公司和联合发射联盟(ULA)对国防部发射合同的竞争。
  还有一个典型数据,猎鹰9号火箭从绘图版到发射只用了4年半的时间,研发费用仅略大于3亿美元,而美国政府投资的改进型一次性运载火箭开发费用花了35亿美元。从零开始的龙飞船从绘图版到首次发射只用了4年时间,研发费用也有3亿美元,而且能够返回,而日本HTV货运飞船开发费用花了8.5亿美元,而欧洲ATV货运飞船开发费用花了19亿美元。马斯克认为,是因为现有各国航天机构深受官僚主义繁文缛节的束缚,更灵活的商业公司开展航天活动可以大幅度降低航天发射费用。
  日,吉林1号组星升空,标志着我国航天遥感应用领域商业化、产业化发展迈出了重要的一步。卫星是我国首批自主研发的商业高分辨率遥感卫星,其中的光学A星全色分辨率达0.72米,这在在国内民商用遥感卫星中是最高的。
  4。高效管理
  高效管理也是太空探索技术公司成功的重要原因。2005年11月,太空探索技术公司员工为160人,2008年7月增至超过500人,现在也只有大约1700人。这样少的人数是为了降低成本。马斯科认为,高价格的太空发射服务,其部分原因是不必要的官僚架构。
  马斯克认为:航天工业的低效率是导致航天成本高昂的主要原因。此公司有先进的管理理念,如采用高效扁平化管理结构,没有官僚主义色彩,从而在提高效率的同时可以维持较低的日常开支。企业高度一体化,有意识模糊部门的界限以促进信息交流,员工经常在工作场所小范围讨论交流。新进的员工都可以持有公司的股份,这样每个人都与公司同荣辱共命运。这些都为运载器和航天器的研制提供了重要保证。
  除马斯克以,太空探索技术公司的主要负责人来自洛马、波音、诺格等航天企业,他们都有丰富的航天领域工作经验,属于业内精英,是一支精干的团队组织。另外,该公司的一个特点就是采用优秀个体组成的小型团队。太空探索技术公司打造了一支极具凝聚力的团队,其负有交叉培训和多种功能性职责,团队中每个人都可以更多地参与开发过程。
  5。三大特性
  该公司具有许多创新的思维和理念,采用了许多创新的设计、技术和管理方式。公司重视实施有效的系统工程,在型号研制中强调低成本、高可靠和快速响应三个方面的特性。例如,
  “猎鹰”火箭采用了高可靠性工业执行元件,而没采用成本高5倍的航天级元件。
  高可靠也是太空探索技术公司十分强调的,为此,该公司将每一阶段的产品均进行完整的系统试验,并且在关键部件上有多重备份,猎鹰9号第一级采用9台发动机就是个例子。
  该公司还强调运载火箭的快速发射能力。其猎鹰9号火箭的发射准备周期为两个星期,而其他公司火箭的发射准备周期为则至少2个月。
  当然,不断开发新技术并大胆采用也是很重要的。例如,“猎鹰重型”火箭采取了助推火箭和芯级火箭交叉供给推进剂技术。
  下面简单谈一下难点和前景。
  二 回收难点
  1。关键技术
  要实现运载火箭的动力反推垂直回收需攻克两大关键技术。
  第一是控制火箭姿态和落点精度。因为越是细长的东西,越不好控制其姿态。有人形容其难度犹如“在狂风中让扫帚柄直立于手掌上”。在返回过程中,猎鹰9号第一级火箭是通过箭上的液氮推力器来调整姿态的,使其几乎没有任何滚转,在降落过程中一直与地面保持垂直状态。
  第二是火箭发动机要具有推力可调和多次启动的功能,以便软着陆。猎鹰9号是通过主发动机3次点火制动来减速来控制火箭的下落速度,由1300米/秒减速为2米/秒。
  未来还要攻克另一大难关,即火箭回收后只需经过简单低成本维修和加注燃料就能重复使用,再次发射。目前的运载火箭发动机都是一次性使用的,只有航天飞机实现了部分重复使用。航天飞机的轨道器可重复使用100次,轨道器上的主发动机可重复使用50次,固体助推火箭可重复使用20次。但航天飞机的轨道器在每次飞行后,要经过几个月的维修并耗费大量资金,因而没能降低成本。所以,必须研制出类似普通飞机发动机那样可重复使用的火箭发动机,且每次回收后的维修成本和时间必须很少才行,至少能够重复使用10次以上,这是极大的挑战。
  2。主要改进
  虽然2015年1月和4月回收猎鹰9号第一级火箭的试验都失败了,但回收试验已接近成功,主要原因是约14层楼高的火箭第一级没有受到充分控制,下降速度过快或于横向速度过大,最后在着陆时翻倒并撞向海上回收平台,但火箭第一级在从太空返回地面时能够得到精确控制。
  为此,在2015年12月的回收试验中进行了多项改进。例如,采用了升级版猎鹰9号又称为猎鹰-9 v1.2执行发射任务,与此前的猎鹰-9 v1.1相比,猎鹰-9 v1.2增加了动力30%,从而可在发射有效载荷后,仍有较大动力使火箭第一级在着陆平台上降落并回收。为了多带燃料,把燃料箱的温度降低了,这样燃料的密度就增加了,就可以多带一些燃料。放弃了之前在海上回收平台上回收的做法,改为在陆地上回收,因为陆地回收面积大,且稳定不晃动,气象条件更好,能明显降低回收难度。
  三 未来前景
  2016年1月,猎鹰9号将把SES-9卫星送往地球同步转移轨道,这要求火箭有更大的动力,到时该火箭第一级很可能在海上回收平台的软着陆,因为陆地回收地点比较远,离它的发射地点有10公里,所以回收用的燃料可能不够。而在海上着陆情况比较复杂,难度大。下一发火箭是否在海上成功回收还难说。
  2016年将发射首枚“重型猎鹰”,并进行第一级火箭与助推器的回收试验。其近地轨道运载能力达53吨,这对未来耗资巨大的载人火星飞行、地外星球表面火箭重复利用等至关重要,因为如果回收成功,可以大幅降低载人火星任务的成本,将总开支降低一至两个数量级。
  如果成功的话,马斯克会宣布他的载人火星探测计划,他要抢在美国航空航天局的前面实施,美国航空航天局是定在2035年载人登火星,马斯克可能定在2025年。总之,马斯克的很多经验很值得我们借鉴,尤其是商业模式、先进理念、高效管理等。我想咱们一些民营大公司以后能不能介入我们的航天产业。还有就是马斯克确实是从美国航空航天局弄到一些技术,有些是航空航天局研制出来不敢使用,或者是怕冒风险,民营航天公司敢用。比如美国有个比格罗(音)公司,它从美国航空航天局低价购买了充气式太空舱专利,美国航空航天局不用,就卖给了比格罗公司,比格罗公司可能作为商业旅馆要用,而且可能是明年就要发到国际空间站上试验一下。这种模式倒是也对,国家不仅给民营航天公司任务,还在资金上和技术上给予支持。罗马不是一天建成的,民营航天公司发展有一个过程。
  (作者:庞之浩,北京空间科技信息研究所研究员,《国际太空》杂志执行主编,中国空间科学学会空间探测专业委员会首席科学传播专家,中国卫星应用产业协会首席专家,北京科普创作协会副理事长,中国遥感应用协会专家委员会委员。)
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