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成本节省30%!SpaceX将发射新版猎鹰9号火箭“Block 5” 预计可重复利用100次

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 Evelyn Zhang • 2018-05-10 11:03:14 来源:前瞻网 E873G0
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据The Verge等外媒报道,美东时间5月10日,美国太空探索公司(SpaceX)将发射最新的“Block 5”版本猎鹰9号火箭,这一型号的火箭可重复使用性提高到全新的档次,可以重复使用100次。

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(图源:Elon Musk/SpaceX)

SpaceX将从佛罗里达州进行例行卫星发射,该任务将标志着公司Falcon 9的“Block 5”版本首次亮相,这是迄今为止火箭最先进的升级版本,同时也是SpaceX计划制作的最后一款主要版本。

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“Block 5”旨在提高Falcon 9的可重用性,这是SpaceX真正需要的——如果它想要将其许多昂贵的长期计划变为现实。据称,能够在发射回收后,经过检测就直接送回发送架,准备下一次发射,每发射10次更换一些部件进行翻新,最终实现回收利用100次的目标。

整个着陆点和重复使用火箭的目的是为了节省资金:SpaceX不是为每个任务创建一个全新的火箭,而是简单地重复使用已经经过测试的产品。包括SpaceX首席执行官Elon Musk在内的许多专家已将可重复使用的火箭比作飞机——如果必须为每个航班建造一架新飞机,机票费用会非常昂贵。

到目前为止,SpaceX的火箭虽然能够成功着陆,但并没有为公司节省大量的资金。猎鹰9发射升空的最多次数是两次。

在车辆可以再次飞行之前,它会在数个月的时间内由一群工程师拆解、检查和翻新。

这需要时间和金钱,从公司从没有从头开始制造新的火箭节省的成本中获益。南加州大学助理教授、专门从事新太空公司工作的助理教授格雷格奥特里(Greg Autry)告诉The Verge说:“现在他们可能在翻新的火箭上花费更多,而不是建造一个新的火箭。”

“Block 5”版本可以改变这一点。该火箭进行了一系列升级,旨在缩短发射之间所需的翻新和停机时间。

例如,它用来将火箭从太空转回的栅格鳍片由钛制成,这保证了火箭在返回地球的途中不会着火。这些发动机还具有新的隔热层,可以在通过大气时避免高温。将发动机固定在火箭底部的结构现在已经被螺栓固定,而不是焊接,以便于拆卸和检查。

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(图源:SpaceX)

如果这些改进确实减少了Falcon 9的周转时间,那么SpaceX最终可以开始看到它所吹嘘的成本节约。“Block 5”还打算增加Falcon 9的性能,而不需要进行任何更大的升级。所有这些加起来可能会带来更大的利润,这可能有助于该公司部分资助其众多雄心勃勃的项目,例如发射数千颗可以从太空中上网的卫星,或者构建一个巨大的新型火箭BFR,将人类带到月亮和火星。

前所未有的利润

马斯克声称“Block 5”版本猎鹰9号火箭可以在最少翻新的情况下使用100次以上。这是一个乐观的预测:这些火箭的速度超过声速,并经历极端温度和导致磨损的力量。根据SpaceX公司副总裁安迪兰伯特的说法,更合理的数字是至少要超过10倍。但即使只有10次重复使用,肯定会大大削减猎鹰9的制造成本。

但仅仅通过多次飞行这些火箭来节省资金是不够的。运营也需要改变。 SpaceX将不得不减少负责制造火箭飞行的工作人员。“每个人都在谈论飞机作为可重用性的典范,”Miller说。 “大多数人忘记的是,没有一支常规团队来保证运转。可能有十几个人。“劳工成本是导致美国宇航局大多数可重复使用的航天飞机飞行费用昂贵的重要原因。但是由于Block 5的升级可以减少对冗长翻新的需求,这意味着SpaceX需要支付更少的劳动力。”

从长远来看,这将为SpaceX节省多少钱还不清楚。该公司不会提供有关劳动力成本的具体数字,但它表示,它打算保持猎鹰9的基准价格相同:6200万美元。欧文特估计,每一个第一阶段,火箭的14层部分将进入太空和后面——运行需要3000万美元到4000万美元。

据马斯克的说法,加油费只需几十万美元。如果该公司能够大幅削减人力成本,则可以将制造火箭的成本降低一半。但Autry认为这是不现实的——至少目前来说。“我认为要达到这样的标准还需要很长时间,”他说,“但这意味着可以节省1000万到1500万美元。”这与马斯克的估计是相似的:成本降低了大约30%。

如果SpaceX能够做到这一点,那么接下来要做的就是增加发射频率。发射次数越多,公司在一年内的盈利就越多。尽管如此,SpaceX已经在往这一方面努力。在2017年,它创下了18次新纪录,超过了其他公司之前的成果。今年,它已经达到八个任务。去年的这个时候,它只完成了五次。

所有的额外资金都可以用于开发更强大的BFX火箭。SpaceX将在洛杉矶港建造BFR,以及在不久的将来需要发射的数千颗卫星。该公司的卫星互联网Starlink刚刚获得联邦通信委员会的监管批准。

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(图源:SpaceX)

但联邦通信委员会告诉SpaceX,为了保持其许可证,它需要在未来六年内发射至少一半的首批4,425颗卫星。

如果猎鹰9变得更便宜,将这么多的卫星送入轨道更加可行。“我认为他没有能力在没有Block 5的情况下发射他的宽带卫星。”Miller说。

一致的火箭

“Block 5”版本猎鹰9号火箭还有一个重要的特征,即每次回收后大致相同。马斯克说这是火箭的最后一次重大升级,因为该公司今后将主要关注BFR的发展。

 “这是SpaceX有史以来建造和将要建造的最具改进性的Falcon 9火箭,”空间研究和咨询公司Astralytical的空间顾问兼所有者Laura Forczyk告诉The Verge。

“Block 5”是SpaceX将用来发射NASA宇航员到国际空间站的火箭,作为其Commercial Crew项目的一部分。这个版本的建立是为了满足所有航天局严格的安全标准。美国宇航局要求SpaceX至少在7次飞行中成功5次,没有任何重大变化,以便证明它可以用于人员飞行。这是一项严格的要求,特别是对于曾经无数次飞行的火箭而言。相比之下,美国航空航天局未来的太空发射系统只能在通过飞行人员认证之前进行一次试飞。

Autry说:“SpaceX正在经历一系列的严格和改进,远远超过人类航天领域所做的一切。据悉,“Block 5”火箭也被设计为可运送载人的龙飞船。

但是,使用一致的NASA级火箭也可能有助于SpaceX获得新客户。 SpaceX火箭发射非常重要的一个宣传噱头是,在发射之间还可以进行调整其,这在航天业界(包括国家安全卫星市场的许多业者)中引起了轰动。

美国宇航局和旧的太空承包商通常不会经常在火箭设计上引入重大变化,有人认为快速修改造成太多风险。但“Block 5”如果运营成功,就可以堵住悠悠众口。加上火箭的增强性能,这可能意味着更多的国家安全载荷会出现在SpaceX的发射清单上。 “这将帮助他们拿下希望得到的国家安全合同。”Forcyzk说。

目前,SpaceX还在对猎鹰9的第二阶段进行一些大的设计变更。

最新的发射任务中,它将执行孟加拉国通信卫星Bangabandhu 1的发射任务。

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