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spacex成功回收火箭,那回收一个能值多少钱

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发表于 2016-3-10 21:01:07 | 显示全部楼层 |阅读模式
文/科学24小时

前些时间:spacex成功回收火箭,很多不明白为什么要回收火箭,回收一个火箭又能值多少钱呢?

以人类目前的科技水平,发射火箭早已不是一个什么技术门槛,特别是对于那些发达国家和高精尖科技企业而言,这更是一项只用考虑钱和空间容量的项目。那么,此次Space X公司发射火箭的亮点究竟在哪里呢--回收火箭,最大程度地降低成本。

2015年12月22日,Space X成功发射新型火箭“猎鹰9号”(Falcon 9 FT),并在发射10分钟后成功回收了一级火箭,且成功将Orbcomm公司的11颗通信卫星(每颗重约172千克)送入了预定轨道。这是人类历史上第一次让发射至太空的火箭重返地球。此前,所有进入轨道的运载火箭不是被摧毁就是在大气层燃烧殆尽,这大大增加了航天发射的成本。伊隆·马斯克(Elon Musk)曾经表示:“如果火箭可以像飞机一样重复使用,那么进入太空的成本可以降至目前的1/100。”
那么,随着可回收火箭技术的成功推出,发射一次火箭到太空,究竟可以降低多少成本呢?


常规发射成本高得吓人


在了解能够节约多少费用之前,我们不妨先来看看航天飞机的发射成本。NASA 在研发航天飞机时,每架研发费用高达20亿美元。它们总共发射了100多次,每次飞行费用高达5亿美元。NASA 最初估计,航天飞机发射费用为每千克200美元,每次发射费用不超过600万美元。但事实上,现在的发射费用已经远远超过了这个数字。其中,绝大部分的开销用于对设备升空前的翻修工作。

NASA 航天飞机项目前主管维恩·海勒(Wayne Hale)说:“翻修成本是致使航天飞机(和其他可以部分重复利用的航天系统)成本高昂的主要原因之一。航天飞机是一台极其复杂的设备,需要进行大量翻修才能升空。此外,航天飞机的主要引擎经过几次发射之后必须更换,火箭助推器也需要不断更新,而且每次都要使用新的外部燃料箱。总体而言,每次发射任务的成本大约在4.5亿~15亿美元。”


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重复发射远非一本万利


成功回收火箭后,马斯克只在推特上说了一句“There and back again”(去而复返),显得似乎过于淡定。他曾在某电视台上透露过,制造“猎鹰9号”火箭的成本是6000万美元,而火箭燃料的成本为20万美元。因此,我们不难想象,重复利用火箭可以不断降低发射分费用。如果火箭可重复发射,那么就和投资固定资产一样,只需要支付维护成本,补充燃料就可以继续执行任务。从理论上讲,我们只要给一枚火箭重复灌入燃料,即可执行多次发射任务。

然而,事实情况却并非如此。我们首先得确保所回收的火箭仍具备再次发射的条件。“猎鹰9号”在飞行时经历了剧烈的温度变化,而且承受了极高的压力以及各类极端环境因素的影响,这些都会对火箭本身造成磨损。因此,回收之后的火箭极有可能需要进行维修和更新后才能再次执行发射任务。而且,翻修火箭引擎的成本往往非常高昂,倘若翻修时间还很长的话,那Space X就无法实现频繁发射。


“猎鹰9号”火箭的第一级--Space X回收的火箭主体,经受的温度应当在-157~538℃之间,低温主要出现在太空中,高温则会在返回大气层时出现。正因如此,建造火箭所使用的外部材料显得尤为关键。专业人士推测,Space X很可能使用了某种特殊金属和部分复合材料,它们可以承受这样的温度。此外,火箭本身还要经受升空时的巨大压力。
面对诸多严峻考验,“猎鹰9号”几乎不可能“全身而退”。因此,同一枚“猎鹰9号”如果要再一次射入太空,之前也会和航天飞机一样经历翻修的过程,而这部分成本是绝对不可能避免的。如果“猎鹰9号”在着陆时没有受到太大破坏,检修的成本可能会降低,耗费的时间也可能会缩短。
因此,在成功实现回收后,Space X需要面对的其实是以下三个问题:“猎鹰9号”的翻修成本有多高?每一次发射之后,火箭的翻修成本需递增多少?在发射多少次后火箭会彻底报废?


淡然面对隐含未解难题


其实,在此之前,Space X已经多次发射过同一枚火箭。他们借助“蚱蜢号”火箭测试了“猎鹰9号”火箭的回收着陆系统,总共发射了8次。然而,“蚱蜢号”火箭的飞行高度只有800米左右,不会飞入太空,所以并没有经历“猎鹰9号”所经历的那种严酷环境。
综上所述,我们不难发现,此次Space X公司发射“猎鹰9号”的真实目的--他们只是希望了解这枚火箭遭受的破坏程度,以便了解在两次发射之间,火箭所需进行的翻修工作及其成本。看透这一点,我们也就不难理解马斯克为何如此冷静了吧。
据曾在NASA 担任航天飞机项目经理的史蒂夫·保卢斯(Steve Poulus)介绍,翻修“猎鹰9号”火箭的成本应该不到50万美元。



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Space X的工程师们也曾表示过,他们的最终目的是在无需检修的情况下重新发射经过回收的火箭。也只有实现这一点,回收火箭才有真切的意义。

志存高远才能赢得未来

让我们回归到本文的源头--回收火箭究竟能省多少钱。毫无疑问,翻修成本(50万美元)肯定远低于制造新火箭的成本(6000万美元)。如果一枚“猎鹰9号”能够发射5次,那么5次成本合计大约在6300万美元左右。如果我们每次都要建造新火箭,那么成本至少在5.7亿美元。

相信现在Space X公司的员工们正在努力实现两点--尽可能减少维修成本,尽可能延长火箭使用寿命。正如马斯克所说:“如果未来我们能将火箭回收常态化,那就能大大降低发射成本,从而为公司赢得更多的发射订单。”这番话相当实际,但愿他们的梦想成真,也能让人类共享红利。
Space X本次的成功为外太空探索带来了一种新希望,打破了国家航天局在这方面的垄断,为民营企业带来了更多的发展机会,并展示了成功的可能性。再加上“猎鹰9号”运载火箭在技术上的创新,令本次成功更值得肯定。但是,这种成功并不是轻易能被复制的。

Space X为我们打开了“次航天飞机时代”的大门,但这道门与我们的距离还是非常微妙的--近得我们仿佛可以触及,但远得并非每个人都能够体验尝试。所以,现在说外太空探索廉价化的“全民升空”年代已经到来还为时尚早,我们能做的和需要做的,还有很多。
早在1981 年,一种名为Space Shuttle的技术就已经面世,这种技术在当时已经能够实现成功发射和回收航天飞机,同时能够达到可载人的程度。所以说,此次Space X的创新点在于部分可回收的运载火箭,而不是可回收的航天技术。

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