SpaceX 如何开启了新时代的太空竞赛?

生活

06-26 19:14

继苏联解体、NASA 没钱,上个世纪的太空竞赛结束快 60 年后,新的太空竞赛已经在私人企业之间开始了。明年不仅将有「太空机票」出售,目的地为火星的火箭也要开始发射试飞了。

这一届太空竞赛的参赛选手有 5 名,分别是:

  • 特斯拉创始人伊隆 · 马斯克的 SpaceX
  • 亚马逊创始人杰夫 · 贝索斯的蓝色起源
  • 维珍集团创始人理查德 · 布兰森的维珍银河公司
  • 微软联合创始人保罗 · 艾伦的 Stratolaunch
  • 波音公司

▲ 其中 4 个选手的创办人

1955 年,美国宣布要向地球发射人造卫星,随后苏联也宣布同样要向外太空发射卫星。

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

由于政治和经济的原因,上一届太空竞赛结束后,NASA 在历年缩减的预算中举步维艰。若要论地球上做什么项目烧钱最厉害,那些造超级高铁、建厂造自动驾驶超跑的,都可以靠边让一让了,在造火箭探索太空的项目面前,无法望其项背。

▲ 史上运力最强的运载火箭土星 5 号

但这些私人企业在用其他自己的方法,将火箭发射的技术进行改造,通过回收火箭、批量发射等方式来降低成本,让地球人太空旅行和移民外太空有了更加清晰的时间表。

当然,不要太相信这些时间表,因为时间表总是会因为各种因素而改变推迟,发布时间表很容易,找到推迟时间表的理由也很容易。

一号选手 SpaceX

伊隆 · 马斯克的 SpaceX 是备受瞩目的 1 号参赛选手。

今年 2 月,SpaceX 的猎鹰重型火箭首飞成功,并且实现了对一级火箭的回收。这枚世界上现役运力最强的火箭,还将一台樱桃红色的特斯拉超跑送上了太空。

▲猎鹰 9 号火箭回收

作为一家民营企业,SpaceX 所出产航天器,由于价格低廉、性能稳定,已经在全球商用火箭市场上逐渐超越欧洲和俄罗斯。有统计显示,2016 年 SpaceX 拥有的市场份额大约为全球的 30%,在 2017 年已经约为 45%,有预测显示,将会在今年超过 60%。

就在 6 月,SpaceX 宣布与美国空军达成价值为 1.3 亿美元的发射合同,将帮助他们发射代号为「Air Force Space Command-52」 的军用卫星。并将由猎鹰重型火箭来发射这枚卫星。

▲ 埃隆 · 马斯克,图片来自:Cetusnews

今年 3 月,伊隆 · 马斯克在「西南偏南」音乐节上宣布:

开往火星的飞船将在明年进行首飞。

SpaceX 为登陆火星而改造的飞船正在紧锣密鼓地制造当中,在 2019 年的首飞,只是正式出发前的短途飞行。

有航空专家指出,按照天行运行的规律,每隔 26 个月才有机会飞往火星,而目前距离我们最近的一次机会在 2020 年,从地球到火星需要飞行 200 天左右。

不过马斯克说,对于 SpaceX 的 BFR 「Big Falcon Rocket」大型运载火箭而言,主推火箭拥有 31 个 Raptor 甲烷火箭引擎,顺利的话能够在 3 到 6 个月到达火星。

Space X 计划在 2022 年发射至少两艘货船到火星,为日后的太空飞船提供能源、采矿技术和生命支持系统。随后在 2024 年,计划搭载宇航员登陆火星。

至于时间表会不会推迟,就不得而知了。

二号选手蓝色起源

蓝色起源是 SpaceX 一个强有力的对手,他们也有着一个将人类移民的目标。不过蓝色起源的移民目的地是月球,不是火星。

6 月 25 日,蓝色起源的高级副总裁罗布 · 梅耶森(Rob Meyerson)表示,他们将在 2019 年开始出售太空旅行乘客票。但是并没有公布相应的价格。与此同时,他们的载人火箭 New Shepard 也将开始试飞。

New Shepard 的火箭也能够进行回收利用,从而降低发射成本。不过这个火箭目前是用来提供太空旅行,到达预定的近地轨道观测位置,让买票登机的乘客,可以用 4 分钟来俯瞰地球。

在今年 5 月份洛杉矶举行的国际太空发展大会(International Space Development Conference)上,贝索斯跟公众分享他对于蓝色起源的规划

他说,蓝色起源短期目标是要降低探索太空的成本,长期目标是让以后上百万人能够在太空中工作,进行月球殖民,将月球作为重工业区,利用上面不间断的太阳能,缓解地球上的能源压力。

重工业不适合地球。或许在 100 年后,在太空里从事重工业会更容易些,因为那里有更充足的能源。

蓝色起源接下来还会跟 NASA 合作开发月球探测器「Blue Moon」。

三号选手维珍银河公司

今年以来,维珍银河开始紧锣密鼓地试飞航天器。4 月初,维珍银河的 Unity 太空船完成首次飞行测试后,在 5 月底继续进行了第二次火箭动力飞行

▲ Unity 飞船,图片来自:维珍银河

这是维珍银河从 2014 年以来的首次动力飞行。2014 年,维珍银河的 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,而是想要为人们提供太空旅行,以及将卫星送入近地轨道。

坐维珍银河的飞船在距离地面 70 英里左右的地方旅行,需要支付 25 万美元即可。就连沙特阿拉伯王国也投资了维珍银河 10 亿美元。

四号微软保罗的 Stratolaunch

从上面的几个参赛选手看来,其背后总有一位很有钱、很想改变世界的土豪,微软的联合创始人保罗 · 艾伦也是一样的土豪。保罗一手创办的航天公司,生产的飞机名为「Stratolaunch」。

Stratolaunch 可以说是世界上最大的飞机,双身飞机,机翼展 117 米,跟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了地面测试,首次飞行需要等到明年。

Stratolaunch 属于平流层飞机,可以搭载三枚火箭到达平流层后,再发射上太空。

这种批量发射火箭的方法,也是有效节约成本的方法。因为 Stratolaunch 以发射小型火箭为主,在平流层中发射不仅不需要在地面建造复杂的发射设施,还会比在地面发射节约更多燃料。

五号选手波音公司

在今年 4 月的一个公开活动上,波音公司总裁丹尼斯 · 米伦伯格(Dennis Muilenburg)向媒体表示,波音将会与 NASA 紧密合作,在未来十年内发射载人火箭登陆火星。

他还跟 SpaceX 打起了口水战:

波音近期虽然没有将汽车发射到太空的计划,但我们未来可以将那辆樱桃红色的汽车带回来。

▲ 马斯克今年 2 月送上天空的特斯拉跑车长这样

波音从 2016 年开始就表示:

第一个登上火星的地球人,肯定是坐波音造的火箭上去的。

按照波音的计划,今年 8 月,他们的 Starliner 载人飞船就会进行首次无人试飞,接着在 11 月进行首次载人航天飞行。

波音这么拽,也不是没有道理的。波音的大客户主要是 NASA。早在阿波罗计划和天空实验室等多个项目中,NASA 就参与制造了史上运力最强的运载火箭「土星五号」。

▲ SLS 火箭概念图,图片来:波音

按照波音和 NASA 的时间表,在 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)将宇航员送上火星轨道,接着登陆火星。

这位选手和一号选手 SpaceX 究竟谁会先到达火星?只能拭目以待了。

获益的依然是地球人

民营企业之所以能够在近年来快速发展,除了技术的突破和积累,有足够更多的研发资金,政策上的松动也很重要。

NASA 的研发经费被砍后,科学实验还是要进行的。

1984 年,当时的美国总统里根签署《商业太空发射法案》,允许政府也即是 NASA,可以向民营企业支付报酬,以获取他们提供的太空运载服务。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 将自身的重点转移到深空科学研究,而搭载物资和宇航员往返国际空间站的活儿,就开始外包给民营企业了,其中就包括 SpaceX、波音等等。

2015 年,奥巴马签署《美国商业太空发射竞争法案》,让太空竞赛有了更大的加速度。

这个法案直接取消了民营企业在太空探索方面的诸多限制,并允许进行私人太空采矿。不过小行星上面的矿产,目前并不能说是归属谁或者哪个国家的,只是谁先拿到就归谁。

虽然移民外太空的路途非常遥远,在实现这个目标之前,随着航空技术的发展,这些技术不仅会被引用到近地轨道观光,还会被应用到洲际飞行中。

在前往月球或者火星居住依然有点难想象的时代,我们依然又有希望先看到这样的技术应用:去近地轨道上俯瞰地球,或者乘坐洲际火箭旅行,纽约到上海花费 39 分钟

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