星舰“五飞”成功后,人人都在学SpaceX火箭回收技术(图)

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。”


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。 作为波音公司和洛克希德·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