“蓝色起源”火箭试飞成功 传统发射市场或将颠覆

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本报记者 / 钱馨瑶

美国当地时间4月29日,亚马逊创始人、首席执行官杰夫?贝索斯(Jeff Bezos)的蓝色起源(Blue Origin)太空公司于美国得克萨斯州再次成功发射并回收了“新谢泼德(New Shepard)”亚轨道飞行器。


首次试飞,载人目标又进一步

亚马逊首席执行官通过Twitter发布消息称,他私人持有的太空公司蓝色起源计划在美国当地时间周日(4月29日)发射“新谢泼德-3号”火箭,并称此次发射将进行直播。

据了解,此次发射是“新谢泼德号”系列火箭的第八次发射。2017年12月12日,蓝色起源公司对“新谢泼德号”火箭进行了第七次发射。在“新谢泼德-3号”火箭成功发射后,蓝色起源便宣布,将在2018年晚些时候进行载人发射。在当天的发射中,蓝色起源同样将Crew Capsule发射到太空中,根据国际公认的标准,距离地球表面以上62英里(约100公里)即被视为太空空间,载人太空舱将在火箭助推引擎熄火后,脱离火箭主体,最后在降落伞的缓冲下返回地面。

“新谢泼德”火箭的名字来源于美国第一位进入太空的宇航员阿兰?谢泼德。在第七次发射中,“新谢泼德”的推进器在座舱分离前达到了61英里的飞行高度,随后主发动机以每小时7英里的速度缓缓落在了一块混凝土基座上。与主推进器分离后,座舱会以三倍音速在太空飞行数分钟,这时乘客就能抓紧时间体验失重并观赏太空胜景,随后座舱会自由落体返回地球。在落地前,座舱会释放三个巨大的降落伞。同时在最后时刻火箭还会反推来为其减速,并以每小时1英里的速度落地。

与之前不同的是,此次成功发射进一步奠定了蓝色起源最快在今年底实现真正将人类送上太空进行游览的计划。而Crew Capsule 2.0的诞生就是为了让乘客在地球边缘体验失重的感觉,而这种体验不再是富豪们的专属。贝索斯在个人Twitter上兴奋地发文称:“最高点达到了35.1万英尺(107公里),这是我们运行目标所需的高度。又进了一步?!贝舜位鸺中嗣疤煨姓摺保∕annequin Skywalker)的假人,并配置了传感器等设施。

据蓝色起源官方网站的数据显示,目前该公司正在开发的载人航天舱有530立方英尺(约合15立方米),可以容纳6个人。蓝色起源称:“这个太空舱足够大,可以自由飘浮,也可以在失重情况下翻筋斗?!?/font>

蓝色起源希望利用这个将火箭与运输仓合二为一的设计将乘客运送到近地轨道空间,并开展科学实验,最终返回地面?;鸺驮耸洳志芍馗词褂?。

从去年12月的那次发射起,蓝色起源就开始启用全新的New Shepard第三代火箭。第一代火箭在2015年4月的那次发射时回收着陆失败。第二代火箭在进行了5次成功发射后目前已经退役。

周日的测试飞行是蓝色起源公司将人类送入亚轨道空间的一次新尝试。在位于科罗拉多州的第34届的太空研讨会上,蓝色起源首席执行官鲍勃?史密斯(Bob Smith)在回答CNBC记者摩根?布伦南(Morgan Brennan)的采访时表示,希望今年能够完成将太空游客送到太空边缘的任务。史密斯还强调说:“无论我们是在讨论逐步发展还是实际行动,我们一直希望确保我们每一次都能实现目标。我们将在准备好的时候出发,我们想要确保我们的乘客绝对安全?!?/font>

世界首富的“太空梦想”

根据《福布斯》的资料显示,杰夫?贝佐斯个人财富达到1310亿美元,他对如何使用其巨额财富有着清晰的规划:进军太空旅游产业??梢运?,蓝色起源正是贝索斯个人太空梦想的具体产物。

蓝色起源公司成立于2000年,当时亚马逊刚刚上市两年,蓝色起源完全由贝索斯个人注资。蓝色起源的公司口号是拉丁语“Gradatim Ferociter”,意为循序渐进、脚踏实地,又像野兽般凶猛无情,或许这正是从事太空探索事业所需要的精神。


贝佐斯在接受Axel Springer CEO马赛厄斯?多普夫纳(Mathias D?pfner)采访时说:“我认为,利用这些财富的唯一途径是开发太空旅游业。太空旅游业将是这笔财富的主要用途?!?/font>

贝索斯还表示,“我看中这份工作是因为我相信,如果人类不探索太空,就会陷入文明的停滞状态,对我来说这实在是太让人泄气了。人类需要文明的增长和改变,而星际旅行对文明的延续必不可少?!贝送?,贝索斯还预言,现有污染严重的重工业会迁移到其他星球,而地球主要负责为人类提供良好的生活环境,轻工业会继续保留。他还指出,献身太空探索的信念也是逐年增强的。

贝索斯从小就是《星际迷航》原始版的粉丝,并在《星际迷航 3》中扮演了一个外星人,没有人能看出他是谁,也没有提到任何亚马逊相关信息,他只是在Twitter上表达了一下自己的开心。为了圆自己的航天梦,贝佐斯表示,在旗下太空公司蓝色起源的工作“是我最重要的工作”。他说,“蓝色起源需要巨额资金,目前,我每年出售价值约10亿美元的亚马逊股票,为蓝色起源提供资金。在未来相当长一段时间,我计划继续这样做?!彼渡鹪纯醋魇且桓龀ご锷习倌甑某て谙钅?。贝索斯表示,在自己5岁时,就对太空探索非常感兴趣,开始在这一领域进行学习和思考。他意识到,如果不进行太空探索,人类将由于能源资源的匮乏而陷入文明的停滞。

但贝索斯的太空梦想并非太空殖民。据英国《卫报》近日刊文介绍,早在1982年,年仅18岁的贝索斯在获得一项科学奖后接受《迈阿密先驱报》采访时表示,他想要“在空间轨道上建造能容纳200至300万人的空间酒店、空间主题公园”,这么做是“为了维护地球环境”。

贝索斯说,太阳系能够轻易提供1万亿人类的能源需求。他相信,随着太空技术的不断发展,最终人类可以将所有重工业搬离地球,放到其他星球去,而地球仅保留人类居住和轻工业。他表示:“总体想法是?;さ厍?,目标是疏解人群。地球将成为公园?!?/font>

他坚信,根据许多太空探索机器人发回的其他星球的状况数据,地球才是最适合人类居住的地方。

目前,蓝色起源的短期目标是太空旅行。贝索斯表示,蓝色起源已经在这方面进行了超过10年的研究,正在建造一支巨大的轨道航天器,这一航天器的研发也已经进行了5年,并将在2020年首次试飞。

他提出,实现太空旅行的关键是火箭的可回收性,这是作为未来实用性的长期考量。贝索斯前一段时间曾表示,自己每年通过出售亚马逊股票,向蓝色起源注资10亿美元。贝索斯目前的个人财富已经超过1300亿美元,其中大部分为亚马逊股票形式。

蓝色起源目前已经开始宣传其“太空旅行”计划,在其官网上,蓝色起源简要介绍了普通人如何登上其火箭,在距离地球表面100公里以上的太空进行游览的过程。该过程包括在发射两天前到达位于得克萨斯州西部的发射场,一天前进行针对性训练,包括安全须知、舱内活动模拟、通讯、在失重环境下的操作等。

科技巨头们的太空载人大战

同样是作为商业太空公司,蓝色起源所做的一切始终要面对它的竞争者之一——伊隆?马斯克(Elon Musk)建立的SpaceX。近年来,不少商业太空公司涌现,尤其是太空载人飞行领域备受重视。但是在过去的两年时间里,SpaceX已经发射了20枚可供重新使用的猎鹰9号火箭,猎鹰9号已经执行了50次发射任务了,并且在今年2月7日,SpaceX的重型猎鹰火箭更是带上了马斯克本人的樱桃红色特斯拉跑车,几乎成为了全球瞩目的宇宙探索事件。SpaceX公司的总裁兼首席运营官格温?肖特维尔(Gwynne Shotwell)在近日的一次TED演讲中称,未来十年内,SpaceX的火箭将会把人类带入火星。此外,公司还将推出一种客运火箭,这种火箭能够在30分钟内将人类带到世界各地,成本与飞机商务舱相当或略低。

让Space X名声大噪的火箭回收技术,实际上早在其成功之前,蓝色起源便已经做到了。2015年11月,在蓝色起源的火箭实现成功发射并回收的当天,贝索斯的Twitter账号在凌晨3点14分发出了一条消息,宣告试验成功。一个小时后,凌晨4点半,同样在如火如荼地进行着火箭发射回收试验的SpaceX公司的创始人伊隆?马斯克便用自己的Twitter账号向贝索斯表示祝贺。

但仅过了不到一分钟,马斯克又发了一条补充说明的推文,一针见血地指出,蓝色起源的火箭只是飞到离地100公里左右的近地空间,而SpaceX可以飞跃到更高的距离地球3.5万公里的轨道空间。

马斯克的言下之意十分明显:我的火箭比你的更大,飞得更远,动力更强。

随后,贝索斯也不甘示弱,回复说,“火箭回收着陆最难的部分在于最后触地部分?!毖韵轮馐?,我的火箭起码稳稳地站住了,而你的最后却倒下了。

但在蓝色起源的火箭发射回收试验成功后仅一个月,马斯克的SpaceX的火箭也顺利完成了同样的事情:成功发射并实现垂直下落回收。

目前,两家公司所掌握的火箭回收技术基本已经成熟,成功率已经非常高。但他们的侧重点则各有不同。在目前载重量最大的Falcon火箭于今年2月份成功发射后,Space X基本确立了在大型航天运载能力上的地位,而蓝色起源则更侧重于私人太空旅行的商业化。

这两家公司同时都接手了许多来自美国政府部门的卫星发射任务。同时,两家公司都与美国宇航局达成了多项共同研发项目的合作。早在2009年,蓝色起源便获得了来自美国宇航局的370万美元用于“商用载人发展”计划的资金。2011年,该公司又获得了来自美国宇航局2200万美元的研发资金。

除贝佐斯的蓝色起源外,埃隆?马斯克的SpaceX和波音等科技巨头公司都很重视太空领域,尤其是太空载人技术的发展。

美国波音公司目前也正与美国国家航空航天局(NASA)紧密合作,NASA的太空发射系统“Megarocket”预计将于明年进行一次无人任务的处女航,2023年通过“猎户座任务”将宇航员送入太空。

波音公司CEO丹尼斯?穆伦伯格(Dennis Muilenburg)说,“我也非常希望能在下一个十年之内做到把人们送上火星,第一个到达火星的人将会乘坐一架波音火箭?!彼勾蛉に?,可能会考虑把特斯拉汽车带回地球。

法意合资的泰雷兹?阿莱尼亚航天公司CEO让-洛克?加勒(Jean-Loic Galle)宣布与西雅图一家新航天公司合资,步入航天领域。

或颠覆传统发射市场

随着蓝色起源和SpaceX等私人公司的涌现和技术的不断进步,也给火箭发射市场这一特殊领域带来的新的挑战。

在2013年前,火箭发射市场主要是由Arianespace和International Launch Service垄断,前者是由欧洲航天局发展而来,后者是由俄罗斯航空中心控股。

更早的80年代之前,卫星发射主要由美国、苏联和其他国家的航空机构所进行,火箭发射领域在过去几十年中,由政府主导逐渐向私人公司化运作过度。

目前,SpaceX的猎鹰-9火箭每次发射价格约6200万美元,成本较低,使得欧美主流火箭发射商纷纷降低发射成本。欧洲阿里安-5火箭供较小型卫星(3500kg以下)使用的整流罩下部位置费用为9000万美元。欧洲目标是将阿里安-6(双助推)和(四助推)的发射成本分别控制在7500万欧和9000万欧元(约1亿美元)。美国宇宙神-5的价格在2015年执行天鹅座货运飞船发射任务时从1.5亿美元已降至近1亿美元。此外,仍在研制中的商业火箭未来均将大幅降低发射成本,参与商业竞争。

发射费用中,若不考虑测控成本、人力成本、基础设施成本等,火箭推进剂成本占比很低,火箭整体硬件是最主要的成本。根据ULA发布的一般二级火箭成本结构分析数据,火箭一级中推进剂占比仅为0.7%,其他部分均为火箭硬件设备成本,其中发动机成本占比最大,达54.3%。在火箭二级中,推进剂占比也仅为0.2%。

发展可重复使用运载火箭是降低发射成本的最佳出路。如果能够回收火箭,经过简单维修后重复使用,则可减少一次性使用后抛弃昂贵箭体、发动机及电气设备造成的浪费,通过多次使用分摊费用来极大降低发射成本。据SpaceX发布的数据,如果回收并低成本重复使用猎鹰-9的第一级,可降低发射成本80%,如果第一级和第二级都能回收并低成本使用,则可降低发射成本99%。

在Space X和蓝色起源的火箭回收技术成熟之前,近地轨道的火箭发射成本约为5650万美元,但Space X不久前的猎鹰重型火箭的成功发射和回收,让成本控制在500至700万美元成为可能。马斯克曾表示,他认为未来实现运载每公斤1100美元的成本是可实现的。根据猎鹰重型火箭的设计载重量22.8吨计算,未来成本可能进一步下降至250万美元左右。

由于巨大的价格优势,近年来,私人火箭公司赢得了许多火箭发射的项目,例如在2014年中,全球20个商业发射项目,有9个被Space X所包揽。近日,美国宇航局取消了月球表面探索计划,很大程度上受到预算的限制,因而可以预见的是,未来的太空项目,成本控制将成为非常重要的因素。

中国航天系统科学与工程研究院副院长谢平在接受采访时表示,SpaceX公司在助推器回收技术领域又取得重大突破,未来可重复使用技术若能投入应用,航天发射成本有望成数量级下降,可能引发相关产业变革。Space X还将打破国际航天发射市场的竞争格局。2013年以来,Space X公司已承担10次国际商业发射任务,2014年签订国际商业发射合同占比45%。截至目前有32个待发射国际商业发射订单,打破由国际发射服务公司、欧洲阿里安航天公司长期垄断的市场格局。迫使欧空局研制低成本“阿里安”-6,通过提升航天企业自主权等方式,拟将“一箭双星”单次发射价格从1.9~2.2亿美元降至0.9亿美元;日本启动替代现役H-2A的H-3火箭研制计划,拟将单次发射价格从120亿日元降至50亿日元;美国联合发射联盟提出“火神”运载火箭计划,目标是将单次发射成本控制在1亿美元以下,比运载能力相当的“宇宙神”-5基本型降低1/3。

尽管在成本控制方面有着巨大优势,但是和传统火箭发射机构相比,Space X等新兴的火箭发射公司的劣势在于缺乏成功经验。与之相比,Arianespace已经成功发射87次,仅出现4次失败,其中最近的一次失败还要追溯到2002年。

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