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SpaceX 如何开启新时代的太空竞赛?

时间:2020-06-09 
 SpaceX 如何开启新时代的太空竞赛?

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:

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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。若要论地球做什幺事烧钱最厉害,那些製造高速铁路、自动驾驶超跑的,都可以靠边站了,在製造火箭探索太空面前,都是小儿科。

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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。

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猎鹰 9 号火箭回收。

身为民营企业,SpaceX 製作航太仪器,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 年 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:

SpaceX 为登陆火星改造的太空船正紧锣密鼓製造,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。

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不过马斯克说,对 SpaceX 的 BFR「Big Falcon Rocket」大型运载火箭而言,主推火箭有 31 个 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、採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。

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6 月 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。

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。

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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。就连沙乌地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,製造的飞机名为「Stratolaunch」。

Stratolaunch 可说是世界最大的飞机,双机身,机翼展开有 117 公尺,一个标準足球场那幺长,净重约 226.8 吨,最大起飞重量可达 589.7 吨。

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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。

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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複杂的发射设施,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 2016 年就表示:

按照波音的计画,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。

波音这幺有把握也不是没有道理。波音大客户主要是 NASA。早在阿波罗计画和天空实验室等多个项目,NASA 就参与製造了史上载荷最强的火箭「土星五号」。

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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 System,SLS)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,政策鬆动也很重要。

NASA 研发经费被砍后,科学实验还是要进行。

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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,欧巴马签署《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,并允许私人太空採矿。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。

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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。


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