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小型火箭正成為宇航業(yè)的下一個大機遇
造就Talk
>《待分類》
2020.07.21
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今年6月,美國宇航局(NASA)測試了一種新型火箭發(fā)動機,它長度超過45米,可產(chǎn)生1633噸推力。這種推進器將用于NASA計劃建造的史上最強火箭,名為“太空發(fā)射系統(tǒng)”(Space Launch System,簡稱SLS)。
這種火箭的造價過于高昂,堪稱火箭中的勞斯萊斯,所以用上它的機會少之又少,今后四年只有兩次發(fā)射計劃,甚至根本沒有機會上天。
次月,在莫哈韋沙漠進行了另一次火箭試射,與NASA的火箭大力士相比,這次試驗的對象只有3.66米長,由一家名叫Vector Space的小公司制造。
在測試中,該火箭只飛行了大約1500米,成功驗證了3D打印的發(fā)動機部件。這些部件將用在全尺寸版的火箭上,但它的長度也不過13米,還不到SLS助推器的三分之一。
按照火箭設(shè)計師的設(shè)想,如果一切順利,這種名叫維克托1號(Vector 1)的小型火箭將在SLS做好上天準(zhǔn)備之前發(fā)射數(shù)百次,為這家公司帶來滾滾財源。
其實宇航產(chǎn)業(yè)所熱衷的項目,未必都是關(guān)于那些能夠遨游宇宙的大家伙。眼下,只飛行幾百上千公里的小型火箭定制火箭,反而是最火的。
只需一點推力
小型衛(wèi)星令企業(yè)家們興奮不已的原因,可能和Pokemon Go令玩家們著迷的原因是一樣的:工程師現(xiàn)在能讓一個幾乎沒有重量的電子部件擁有強大的處理和感知能力,讓你以極低的成本,做到過去做不到的事情。
科技的進步使小衛(wèi)星有了大能力,在發(fā)射成本動輒每千克數(shù)千美元的宇航業(yè),這可以省下一大筆錢。目前在小型衛(wèi)星領(lǐng)域已經(jīng)涌現(xiàn)出了大批初創(chuàng)企業(yè),包括Spires、Planet Labs、Planetary Resources、DigitalGlobe、BlackSky Global等等。無論是拍攝、通信還是定位,小型衛(wèi)星都可以派上大用場。
“
用小型火箭發(fā)射小型衛(wèi)星相當(dāng)于用快遞公司的卡車送貨,而不是動用巨大的集裝箱貨輪。
分析師們預(yù)計,今后每年發(fā)射上天的小型衛(wèi)星將從過去的數(shù)十顆猛增到數(shù)百顆。
接下來的問題是如何把它們送入軌道。大多數(shù)時候,小型衛(wèi)星是由阿麗亞娜空間公司(Arianespace)或者聯(lián)合發(fā)射聯(lián)盟(ULA)等大型航天發(fā)射提供商采取“一箭多星”的方式發(fā)射升空,但火箭的運載空間有限,可以說一席難求,尤其是在每家公司一年只發(fā)射十多次的情況下。
國際市場主要發(fā)射服務(wù)提供商近年來的成功發(fā)射次數(shù)
后勤也是個麻煩。從預(yù)訂到發(fā)射常常需要等待一年多,還需要根據(jù)將要搭乘的火箭型號來修改衛(wèi)星設(shè)計,而且最后常常被安排在重要貨物之后發(fā)射。
缺少合用的手段來完成小型衛(wèi)星的設(shè)計、制造和發(fā)射,這使硅谷精神提倡的快速測試和部署幾乎不可能實現(xiàn)。
維珍銀河(Virgin Galactic)高管威爾·波梅蘭茨(Will Pomerantz)說:“美國的衛(wèi)星發(fā)射市場已處于嚴(yán)重的‘交通擁堵’狀態(tài)。如果你想要在某一天發(fā)射衛(wèi)星,而NASA和美國空軍也希望在那一天發(fā)射他們的衛(wèi)星??梢韵胂螅谶@種情況下,作為一家小型初創(chuàng)公司的你,肯定要靠邊站。”
要是有小型火箭能把這些小型衛(wèi)星快速地送入軌道,就好比是用快遞公司的卡車送貨,而不是動用巨大的集裝箱貨輪,會是怎樣的一番情形?答案可想而知。
一切為了需要
吉姆·坎特雷爾(Jim Cantrell)談及小型衛(wèi)星公司時說:“沒人重視那些家伙,他們?nèi)匀槐划?dāng)作玩具,被視為二等公民,沒有可靠的發(fā)射服務(wù)供他們使用?!?/span>
“
“我將占領(lǐng)小型衛(wèi)星發(fā)射市場?!?/span>
坎特雷爾是Vector Space公司聯(lián)合創(chuàng)始人。他和另一位聯(lián)合創(chuàng)始人約翰·加維(John Garvey)都在宇航產(chǎn)業(yè)打拼多年。兩人曾幫助伊隆·馬斯克(Elon Musk)創(chuàng)建SpaceX,這家公司的早期員工就是在莫哈韋沙漠測試場招募的。
Vector Space公司在莫哈韋沙漠測試他們的原型火箭
相比之下,馬斯克顛覆航天業(yè)的愿景有點不同:把大型衛(wèi)星送入軌道(尤其是地球靜止軌道)是能賺大錢的業(yè)務(wù),SpaceX在這方面打敗了傳統(tǒng)的火箭發(fā)射公司。SpaceX新一代的火箭叫“重型獵鷹”(Falcon Heavy),將非常龐大,主要用來把大型載荷高效地送入太空。
“地球靜止軌道相當(dāng)于不動產(chǎn),能部署的衛(wèi)星只有那么多,”坎特雷爾說,“它就像沙灘邊的海景豪宅。所有人都想造出能飛到那的大家伙。追逐那個市場,把其他所有人都趕出局,馬斯克就是要用這種火箭來資助他的火星移民計劃。這是個很好的策略?!?/span>
但這不是坎特雷爾的業(yè)務(wù)。他和加維致力于發(fā)射重量在45千克以內(nèi)的小衛(wèi)星。
“我將占領(lǐng)小型衛(wèi)星發(fā)射市場,”坎特雷爾發(fā)誓說。他希望在明年開始進行軌道試驗,在2018年投入商業(yè)運營。
擁擠的領(lǐng)域
Vector Space不是唯一一家瞄準(zhǔn)這個市場的公司。目前至少有6家火箭公司在爭奪小型衛(wèi)星常規(guī)發(fā)射市場。
Rocket Labs研發(fā)了一種新型的電子火箭發(fā)動機,已經(jīng)在和客戶簽約,最快將于2017年發(fā)射,但尚未完成其火箭的飛行測試。Firefly也在開發(fā)一種火箭,預(yù)計將從2018年開始發(fā)射重量低于1000千克的衛(wèi)星。
還有些公司計劃用飛機來發(fā)射小火箭,比如微軟創(chuàng)始人保羅·艾倫(Paul Allen)的Vulcan Aerospace。該公司開發(fā)了一種叫做Stratolaunch的巨型飛機來作為發(fā)射平臺。
理查德·布蘭森(Richard Branson)的維珍銀河正在對一種火箭系統(tǒng)進行硬件測試。該公司的想法是在波音747的腹部下方安放一枚18米長的火箭,待飛到半空后二者分離,然后火箭把衛(wèi)星送入軌道。這種火箭系統(tǒng)預(yù)計在兩年后投入發(fā)射。
火箭與波音747分離的效果圖
NanoRacks公司提供了發(fā)射微型衛(wèi)星的另一個方法。2014年,該公司在國際空間站上安裝了一個特殊的平臺,用來發(fā)射通過貨運飛船被送到空間站上的CubeSat(立方體形狀的微型衛(wèi)星),宇航員隨后可以部署這些衛(wèi)星。到目前為止,他們已經(jīng)發(fā)射了上百顆這種衛(wèi)星。
小型火箭業(yè)務(wù)面臨一個嚴(yán)重威脅
現(xiàn)有的大型火箭公司沒有忽視市場趨勢。在宇航業(yè),一款新火箭能按時投入運營的事情幾乎沒有,而那些大公司全都擁有現(xiàn)成的火箭可用。
SpaceX執(zhí)著于開發(fā)回收火箭,人們相信該公司將把那些小火箭公司趕盡殺絕。該公司還迫使競爭對手更多地考慮降低發(fā)射成本,有效利用火箭的每一寸空間。ULA已經(jīng)開發(fā)了一種CubeSat運載裝置,可附在ULA自己的Atlas火箭上,該公司計劃廣泛部署這種裝置。
“最多三年后,每一枚Atlas運載火箭的尾端都將安裝這樣的運載裝置,為全世界的CubeSat提供發(fā)射服務(wù),”ULA首席執(zhí)行官托里·布魯諾(Tory Bruno)說。
“我認(rèn)為小型衛(wèi)星將越來越有用?!辈剪斨Z說。他描述了這樣一個場景:地球低軌道“變成太空應(yīng)用商店,在那里(進行著)我們現(xiàn)在根本想象不到的各種經(jīng)濟活動”。
押注小家伙
如果說大型火箭公司認(rèn)為只要降價就能把小型火箭公司擠出市場,小型火箭公司同樣樂觀地認(rèn)為,在低成本發(fā)射領(lǐng)域,大型火箭公司無法在服務(wù)和靈活性上與他們相比。
“從很多方面來講,衛(wèi)星市場長期受到發(fā)射成本的限制,如果那種限制減弱,需求就會增長,”波梅蘭茨說。他預(yù)計火箭需求將大幅提高。
如果廉價發(fā)射真的導(dǎo)致這一領(lǐng)域新的經(jīng)濟活動激增,這可能需要多用途且易于使用的商業(yè)發(fā)射平臺,因為航天業(yè)將服務(wù)于各種各樣的客戶,客戶又有各種各樣的需求。
維珍銀河重要客戶、太空互聯(lián)網(wǎng)公司OneWeb正在進行一個雄心勃勃的計劃:發(fā)射數(shù)百顆衛(wèi)星,每顆重125千克,用它們向地面用戶提供寬帶互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)。
OneWeb可以用一枚大型火箭發(fā)射35或40顆衛(wèi)星,而維珍銀河一次只能發(fā)射兩顆衛(wèi)星。但即使大多數(shù)衛(wèi)星用大型火箭發(fā)射,小型火箭仍然有用武之地,比如替換報廢衛(wèi)星,測試新一代衛(wèi)星,或者把一些衛(wèi)星送入特殊軌道以覆蓋空白區(qū)域。
Planetary Resources是一家致力于開發(fā)技術(shù)以開采小行星資源的公司,可能成為小型火箭公司的客戶。該公司首席執(zhí)行官克里斯·列維奇(Chris Lewicki)說:“我們進行了規(guī)劃,能夠借助任何類型的火箭進入太空。在平常的航運市場上,不管是FedEx、UPS還是DHL,他們都有各自不同的優(yōu)勢?!?/span>
只有具備這樣的易用性,才能讓地球軌道變成硅谷冒險家們向往的那種創(chuàng)業(yè)樂園。
翻譯:于波
來源:QUARTZ
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