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SpaceX 如何开启新时代的太空竞赛?

2024-11-02 209

继苏联解体、NASA 没钱,20 世纪的太空竞赛结束快 60 年后,新的太空竞赛在私人企业之间开始了。2019 年不仅将有“太空机票”出售,目的地火星的火箭也要开始试飞了。

这届太空竞赛的参赛者有 5 名,分别是:

  • 特斯拉创办人伊隆‧马斯克(Elon Musk)的 SpaceX。
  • 亚马逊创办人杰夫‧贝佐斯(Jeff Bezos)的蓝色起源(Blue Origin)。
  • 维珍集团创办人理查‧布兰森(Richard Branson)的维珍银河公司(Virgin Galactic)。
  • 微软联合创办人保罗‧艾伦(Paul Allen)的 Stratolaunch。
  • 波音公司(The Boeing Company)。

▲ 前 4 个参赛公司的创办人。

1955 年,美国宣布要发射人造卫星,随后苏联也宣布要发射卫星。

之后,美国和苏联开始史无前例的太空竞赛,1955~1957 年期间,火箭陆续发射,狗和猩猩进入太空后,人类也进入太空,接着人类登上月球,送往火星、月球、土星的探测器也越来越多。

由于政治和经济因素,上一届太空竞赛结束后,NASA 在历年缩减的预算里举步维艰。若要论地球做什么事烧钱最厉害,那些制造高速铁路、自动驾驶超跑的,都可以靠边站了,在制造火箭探索太空面前,都是小儿科。

▲ 史上载荷最强的火箭土星 5 号。

但这些私人企业用其他方法,改进火箭发射的技术,透过回收火箭、大量发射等方式降低成本,让地球人太空旅行和移民外太空有更清晰的时间表。

当然,不要太相信这些时间表,因为时间表总因各种情况改变或推迟,发时间表很容易,找到推迟时间表的理由也很容易。

一号参赛者 SpaceX

马斯克的 SpaceX 是备受瞩目的 1 号参赛者。

今年 2 月,SpaceX 猎鹰重型火箭首飞成功,并成功回收一级火箭。这枚世上现役载荷最强的火箭,还将一台樱桃红的特斯拉超跑送上太空。

▲ 猎鹰 9 号火箭回收。

身为民营企业,SpaceX 制作航太仪器,由于价格低廉、效能稳定,已在全球商用火箭市场逐渐超越欧洲和俄罗斯。有统计显示,2016 SpaceX 市占率约为 30%2017 年已到约 45%,有预测显示,将在今年超过 60%

就在 6 月,SpaceX 宣布与美国空军签下价值 1.3 亿美元的发射合约,帮助美国空军发射代号为“Air Force Space Command-52”军用卫星,由猎鹰重型火箭担负重任。

今年 3 月,马斯克在“西南偏南”大会(SXSW)宣布:

开往火星的太空船将在明年首飞。

SpaceX 为登陆火星改造的太空船正紧锣密鼓制造,2019 年的首飞,只是正式出发前的短程飞行。

有航空专家指出,按照天体运行的规律,每隔 26 个月才有机会飞往火星,目前距离我们最近的机会在 2020 年,从地球到火星需航行 200 天左右。

不过马斯克说,对 SpaceX BFRBig Falcon Rocket”大型运载火箭而言,主推火箭有 31 Raptor 甲烷火箭引擎,顺利的话 3~6 个月就能到达火星。

SpaceX 计划在 2022 年发射至少两艘货船到火星,为日后的太空船提供能源、采矿技术和生命支援系统。随后 2024 年,计划搭载太空人登陆火星。

至于时间表会不会推迟,就不得而知了。

二号参赛者蓝色起源

蓝色起源是 SpaceX 有力的对手,他们也有移民人类的目标。不过蓝色起源的移民目的地是月球,不是火星。

6 25 日,蓝色起源的高级副总裁罗伯‧梅耶森(Rob Meyerson)表示,他们将在 2019 年出售太空旅行机票,但没有公布价格。与此同时,他们的载人火箭 New Shepard 也将开始试飞。

New Shepard 的火箭也能回收利用,降低发射成本。不过这火箭目前是提供太空旅行,到达预定的近地轨道观测位置,让买票登机的乘客,有 4 分钟时间俯瞰地球。

今年 5 月在洛杉矶举行的国际太空发展大会(International Space Development Conference),贝佐斯分享他对蓝色起源的规划。

他说,蓝色起源短期目标是降低探索太空的成本,长期目标是让上百万人能在太空工作,移民月球,将月球当作重工业区,利用上面不间断的太阳能,缓解地球的能源压力。

重工业不适合地球。或许 100 年后,在太空从事重工业更容易,因为有更充足的能源。

蓝色起源接下来还会跟 NASA 合作开发月球探测器“Blue Moon”。

三号参赛者维珍银河公司

今年以来,维珍银河紧锣密鼓试飞。4 月初,维珍银河 Unity 太空船完成首次飞行测试后,5 月底继续进行第二次火箭动力飞行。

Unity 太空船。

这是维珍银河 2014 年以来首次动力飞行。2014 年,维珍银河 Enterprise 太空船发生致命事故后,开始打造第二代太空船 Unity

维珍银河的目标倒不是让人类移民太空,而是为人们提供太空旅行,以及将卫星送入近地轨道。

维珍银河的太空船在距离地面 70 英里左右的地方飞行,只要支付 25 万美元即可享受。就连沙特阿拉伯也投资维珍银河 10 亿美元。

四号参赛者微软保罗的 Stratolaunch

从上面的参赛者看来,背后总有一位很有钱、很想改变世界的富豪,微软联合创始人保罗‧艾伦也是一样。保罗一手创办的航太公司,制造的飞机名为“Stratolaunch”。

Stratolaunch 可说是世界最大的飞机,双机身,机翼展开有 117 米,一个标准足球场那么长,净重约 226.8 吨,最大起飞重量可达 589.7 吨。

今年 2 月,Stratolaunch 在美国加州莫哈维沙漠进行地面测试,首次飞行要等到明年。

Stratolaunch 属于平流层飞机,可搭载 3 枚火箭到达平流层后,再射上太空。

这种大量发射火箭也是有效节约成本的方法。因 Stratolaunch 以发射小型火箭为主,在平流层发射不仅不需要在地面建造复杂的发射设施,也比地面发射节省更多燃料。

五号参赛者波音公司

今年 4 月一个在公开活动,波音公司总裁丹尼斯‧米伦伯格(Dennis Muilenburg)向媒体表示,波音将与 NASA 紧密合作,未来十年发射载人火箭登陆火星。

他还跟 SpaceX 打起口水战:

波音近期虽然没有将汽车发射到太空的计划,但我们能将那辆樱桃红跑车带回来。

波音 2016 年就表示:

第一个登陆火星的地球人,肯定是坐波音制造的火箭。

按照波音的计划,今年 8 月,Starliner 载人太空船会首次无人试飞,接着 11 月首次载人航行。

波音这么有把握也不是没有道理。波音大客户主要是 NASA。早在阿波罗计划和天空实验室等多个项目,NASA 就参与制造了史上载荷最强的火箭“土星五号”。

SLS 火箭概念图。

按照波音和 NASA 的时间表,2030 年代中期,他们将使用合作研发的太空发射系统(Space Launch SystemSLS)将太空人送上火星轨道,接着登陆火星。

五号参赛者和一号参赛者 SpaceX 究竟谁会先到达火星?我们拭目以待。

获益的依然是地球人

民营企业之所以近年来快速发展,除了技术突破和积累、更多研发资金,政策松动也很重要。

NASA 研发经费被砍后,科学实验还是要进行。

1984 年,当时美国总统雷根签署《商业太空发射法案》,允许政府就是 NASA,可向民营企业购买他们的太空运载服务。可以说,这个法案简直是民营企业开展太空探索的一级助推火箭。

NASA 将重点转到深空科学研究,而搭载物资和太空人往返国际空间站的杂活,就外包给民营企业了,包括 SpaceX、波音等。

2015 年,奥巴马签署《美国商业太空发射竞争法案》,让太空竞赛加速更快。

这个法案直接取消民营企业在太空探索方面的诸多限制,并允许私人太空采矿。不过小行星的矿产,目前无法肯定归属谁或哪个国家,只能谁先拿到就归谁。

虽然移民外太空的路途非常遥远,达成这个目标之前,随着航太技术的发展,这些技术不仅近地轨道观光可参考,还可应用到洲际飞行。

搬到月球或火星居住依然有点难想像的时代,我们依然有希望看到这种技术应用:飞到近地轨道俯瞰地球,或乘坐洲际火箭旅行,纽约到上海只要 39 分。

(本文由 爱范儿 授权转载;首图来源:pixabay)

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2019-03-13 15:31:00

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