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不止马斯克,大佬们都有航天梦,细数未来Space X将会遇到的劲敌们

将红色跑车送入太空后,SpaceX 凭借高性能、低成本、可重复使用的火箭打乱了全球火箭发射的市场,动摇了火箭发射行业的根基。

可能你不知道,这家由 Elon Musk 于 2002 年创立的公司,起步并不容易。在经历了三次失败发射后,SpaceX 在 2008 年险些破产。

如今,Space X 已经签署了总价值约 100 亿美元的发射合同,建造了世界上最强大的运载火箭,还对外宣布了自己野心勃勃的计划——殖民火星。

迄今为止,SpaceX 的成功都依赖于它的主力发射器:229 英尺高的猎鹰九号火箭。很显然,单靠这一火箭并不能持续稳固其行业地位。

不久之后,Musk 和 SpaceX 将会面临包括亚马逊 CEO Jeff Bezos 的蓝色起源公司在内的多家公司及机构的竞争,这些公司正在开发可重复使用的下一代火箭发动机和助推器。

我们来看看这场新型太空竞赛的参与者都有哪些。

美国联合发射同盟公司(United Launch Alliance)

Vulcan 火箭以及其名为 SMART 的发射系统示意图

航空航天业巨头波音公司和洛克希德-马丁公司在 2005 年组建了 ULA,该公司目前能够运送最大载荷的火箭为 Delta IV 重型火箭。但是 Delta IV 重型火箭每次发射至少需要 3.5 亿美元——比 SpaceX 新型可重复利用的猎鹰重型系统(价值 9000 万美元)贵出好几倍。另外,Delta IV 重型火箭的载荷仅为猎鹰的一半。

为了抵抗 SpaceX 的新型火箭,ULA 正在研制一种更加强大并且可以部分重复利用的火箭——Vulcan。该火箭助推器的发射引擎可以回收使用,这是火箭最大也是最昂贵的部分,占助推器总成本的 2/3 左右。

根据 ULA 的计划,在外太空,一个名为 SMART 的系统会将引擎弹出,在减速伞的作用下引导其穿过地球大气,最终降落在地面上。直升机会将降落伞以及发动机抓起运走。

即将推出的 ACES 系统也会使火箭的最初一级可以重复使用并在轨道上加油。ULA 的 CEO,Tory Bruno 对外媒 Business Insider 表示,Vulcan 的发射成本将会低于 1 亿美元。

ArianeGroup

Ariane 6 火箭飞向太空示意图

ArianeGroup 是 SpaceX 最大的竞争对手之一,也是其竞争对手中火箭发射成本最低的公司。ArianeGroup 以其专注于发射火箭的子公司 Arianespace 而闻名。

Ariancespace 公司的 Ariane 5 型火箭已经获得巨大成功,目前公司正在继续研发 Ariane 6。Ariane 6 最早将于 2020 年发射。相较于 Ariane 5,Ariane 6 型火箭最重要的变化是能在进入地球上空 22,236 英里轨道的同时,保证其携带的载荷大约为 SpaceX 公司猎鹰 9 号火箭的两倍。

最初,Ariane 6 不会搭载可回收的引擎。但据 SpaceNews 报道,Ariane 6 型火箭最终可能会装备可重复使用的普罗米修斯引擎(Prometheus engines)。这种引擎造价昂贵,引擎中被称为 Adeline 的部件配有机翼,会从母体弹出并最终会飞回跑道。

Ariane 6 号火箭的制造商希望这款火箭能够比目前 SapceX 公司每次发射所需的费用略低。

蓝色起源公司(Blue Origin)

New Glenn 火箭飞行示意图

蓝色起源公司是 SpaceX 公司最大的潜在对手之一,同时也是最神秘的公司。

2000 年,由亚马逊亿万富翁 Jeff Bezos 创立的蓝色起源一直以来都以小型太空旅游火箭系统 New Shepard 而闻名。但是在 2016 年 9 月,公司宣布构建庞大、可重复使用并能在轨道上运行的 New Glenn 火箭系统计划。

可重复使用的火箭引擎 BE-4s 将为发射器提供动力。在未来,它将达到 313 英尺高,由三级火箭组成,并可能支持去往月球或火星的常规航行。

Bezos 计划在 2020 年首次推出 New Glenn 火箭。在佛罗里达州卡纳维拉尔角占地近 7 万平方米的神秘机库中,火箭制造工作已经开始进行。

目前还不确定 New Glenn 的发射成本,但可以确定的是,其助推器可以像 SpaceX 公司的一样起飞降落,这样一来,在未来发射中就能够重复使用。这一举措将会为蓝色起源公司节省数千万美元。

截止到 2017 年 3 月,有至少一个客户与蓝色起源签署了发射载荷的协议。

Virgin Orbit

Virgin Orbit 的「Cosmic Girl」飞机图例,机翼上搭载具有轨道飞行能力的火箭 LauncherOne

Space X 专注于发射大型卫星,但是 Virgin 的老板理查布兰森爵士(Sir Richard Branson)的目标则是将更轻的有效载荷送上轨道从而垄断市场。

Branson 的最新公司 Virgin Orbit 使用大型飞机(「Cosmic Girl」)轻盈地将火箭(「LauncherOne」)送至高空。一旦达到最大高度,飞机将会释放火箭,LauncherOne 将会把有效载荷送入距地球 400 公里的低地球轨道(LEO)。

仅需 1200 – 1500 万美元,Virgin Orbit 就能将重达 1,100 磅的火箭载荷送入低地球轨道。与 SpaceX 公司猎鹰重型火箭 140,000 磅的载荷相比,这当然是很小的。但是对于许多希望发射小型卫星的客户,例如美国国防部,半吨的载荷已经足够了。

这种空中发射计划看起来似乎有些激进,但是它可以追溯到 NASA 的早期工作上。与此同时,Branson 的另一家航天公司 Virgin Galactic 在努力实现亚轨道太空旅游。

Stratolaunch Systems

保罗·艾伦的 Stratolaunch System 用一对飞机将火箭和载荷运送升空

2011 年,微软联合创始人 Paul Allen 利用自己的财富创立了一家雄心勃勃的火箭发射公司。

公司名为 Stratolaunch,其发射系统将会使得 Branson 的 Virgin Orbit 计划黯然失色。Allen 的公司建造了世界上最大的飞机,是由工程师们拆解了两架 747-400 喷气式飞机组建起来的。舰载机机翼展开可达 385 英尺长。飞机将会将发射器带到高空并释放,发射器将向太空发射火箭。

目前还不确定 Stratolaunch 能将多大有效载荷送入轨道,但是其舰载机能够携带的火箭重量惊人,最高可达 500,000 磅。这足以将载有两到三名宇航员的太空飞船送入轨道。

中国

尽管我国官员表示,目前发射费用无法与 SpaceX 可重复使用火箭的发射定价相比,但未来可能并非如此。据报道,我国正在努力建造一架可重复使用的超音速航天飞机。

我国计划于 2025 年进行首次发射,并且在首次发射后继续发射另一架可完全复用的、由核动力支持的航天飞机。

「中国提供了非常具有吸引力的条款和环境,我们在商业层面与之竞争不会那么容易。」美国航空公司 Bigelow 的发言人在最近的新闻发布会上如是说道。

NASA

NASA Space Launch System 示意图

NASA 正对其巨大的太空发射系统(Space Launch System,SLS)进行测试。多年之后,它可能会超越其它所有火箭,至少在动力和有效载荷方面会实现全面超越。

但是在成本方面,该系统则没有发言权。据 NASA 监察处表示,NASA 已经在这个项目中花费了大约 230 亿美元的经费,并且仍需要超过 2100 亿美元的投入才能让发射器到达火星。而这甚至还没有包括登陆火星表面所需要的费用,仅仅是在轨道上绕着火星旋转。(虽然有消息称首位火星宇航员的登陆地或许是火卫一。)

NASA 预计最早将于 2020 年发射第一枚 SLS 火箭。

SpcaeX 的下一步

Space X各型号火箭对比图,最右为Big Falcon Rocket

现在猎鹰重型火箭已经被证明是行之有效的,SpaceX 正在将大量资源转移到其最具野心的工程:大猎鹰火箭(Big Falcon Rocket)上。

这个高 348 英尺,完全可重复使用的火箭计划于 2022 年首次向火星发射。大猎鹰火箭的宇宙飞船身形巨大,火箭助推器和宇宙飞船几乎同样体积。据悉,该火箭将于 2019 年离开 Space X 在德州的工厂,进行发射试验。

Musk 在 2017 年 9 月发表了一系列评论表示,大猎鹰火箭将取代 SpaceX 公司迄今为止建造的所有产品,其完全可重复性意味着其发射任何规模的有效载荷的成本都不会太大——主要都是燃料的花费。

「我们希望有一个系统,一个助推器和一艘飞船,可以替代猎鹰 9 号、猎鹰重型以及 Dragon,如果我们能够做到这一点,那么原本用于猎鹰 9 号、重型和 Dragon 的资源都可以投入到这个系统当中。」

从某种意义上说,SpceaX 目前正在通过推动 大猎鹰火箭与自己竞争。但是如果该公司能够开发出世界上规模最大、功能最强并且完全可重复利用的发射器,将完全改写人类历史的进程。

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