当地时间3月14日清晨,得克萨斯州南端、墨西哥湾沿岸的博卡奇卡发射场时隔4个月再次传来排山倒海般的轰鸣,SpaceX研制的“星舟”运载火箭系统第三次冲向星辰。此次发射,“星舟”飞船成功入轨,并在轨验证多项技术。事后SpaceX表示,这次试射取得多个“重要里程碑”式进展。
2024年3月14日,美国太空探索技术公司新一代重型运载火箭“星舟”以及飞船集成系统从位于美国得克萨斯州博卡奇卡的基地发射升空。新华社/法新
一些业内人士和不少航天爱好者当天也观看了“星舟”线上直播,“遥遥领先”一词在密集的弹幕中不时飘过。去年底,中国航天科技集团曾在其微信公众号上刊文指出:“对标SpaceX,集团公司在发展理念上、科研生产模式上、关键核心技术上、质量效率效益上存在明显差距和不足,整体上大而不强、大而不优。”
事实上,不止中国航天,SpaceX正在给全球航天业者“上强度”。
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就“星舟”而言,无论横向还是纵向对比,都足够震撼。
2024年3月14日,“星舟”第三次试飞时点火。
这次试飞,是“星舟”在不到一年时间内进行的第三次发射。火箭系统起飞后,在上升阶段十分顺利。一级超重型助推器33台“猛禽”发动机均正常工作。升空约2分44秒后,超级助推与“星舟”飞船分离,超级助推受控落向墨西哥湾预定海域,并在接近地表时实现了多个发动机二次点火。飞船发动机点火继续飞行,并最终进入近地轨道。在轨期间,飞船进行了有效载荷舱门启闭、推进剂转移等技术验证,起飞约49分钟后,“星舟”飞船尝试受控再入大气层返回,尝试依靠“星链”天线成功将飞船穿越“黑障”阶段的图像片段回传。
不过,这次试飞并未完成所有科目。再入大气层阶段,飞船在距地面65公里的高度上失联,技术人员推定为空中解体,超级助推器也在接近溅落区的最后阶段解体。相比于前两次试飞升空不久就爆炸,“星舟”第三次飞行的进步肉眼可见。如果考虑到技术跨度和时间跨度,它的进步十分迅速。
这张2023年4月20日由美国太空探索技术公司提供的视频截取的图片显示,新一代重型运载火箭“星舟”以及飞船集成系统在位于得克萨斯州博卡奇卡的发射基地升空。新华社发
“星舟”运载火箭系统是人类目前建造过的最大、最强天地往返工具。
按照设计指标,全系统起飞质量超过5000吨,起飞推力超过7000吨力。火箭动力系统装备的“猛禽”液氧甲烷发动机,单台推力约230吨力,推重比最高可达140。超级助推器搭载33台,飞船装备6台。火箭全系统均可重复使用,在可重复使用模式下,单次飞行能将100至150吨(约两个天宫空间站质量)的有效载荷,送入近地轨道。
“星舟”是SpaceX的未来,而这家公司在当下已经占据全球航天的半壁江山。
2023年,SpaceX旗下“猎鹰9号”和“重型猎鹰”可复用运载火箭共实施了96次发射,全部成功,占全世界火箭成功发射数量的45%,发射的卫星数量为2514颗(其中SpaceX的“星链”占1948颗),占全世界卫星发射总量的87%。
天仪研究院创始人、CEO杨峰说,SpaceX的领先,“不只领先中国航天,也领先除SpaceX以外的美国航天,更领先全世界其他所有国家的航天”。
如果只是技术上的差距,SpaceX还不至于带来令人窒息的“压迫感”。
SpaceX真正的领先,在于它率先跨入了航天商业化时代,并跑通了商业闭环。
2023年2月25日在肯尼迪航天中心拍摄的“猎鹰9号”火箭。新华社发
发射能力方面,商业航天需满足低成本、航班化高频次发射需求。
根据SpaceX官网发布的信息,“猎鹰9号”火箭单次发射成本约3000美元每千克,在此之前,全球商业航天发射成本在1万至2万美元每千克。按照计划,2024年SpaceX将实施140次以上火箭发射,发射频率由平均3至4天一次提升到2至3天一次。按照SpaceX创始人、CEO马斯克的说法,未来“星舟”入役后,要最终实现一天3次发射,每千克发射成本低至200美元的目标。
2024年3月14日,“星舟”第三次试飞时飞船和超级助推分离。
有业内人士表示,现阶段相较于成本,发射效率更加重要。业内曾有过争论,由于研制和制造成本更低,一次性火箭通过一系列优化后,发射成本也能看齐“猎鹰9号”。不过后来“猎鹰9号”的成功证明,可复用火箭在效率方面有压倒性优势。“就像火柴与打火机那样,一根火柴肯定比一只打火机要便宜很多,但划火柴的速度肯定比不上点打火机”。
制造和运营方面,商业模式下的航天器必须能够工业化量产。
“星舟”截至目前只进行了三次试飞,不过马斯克已经表示,SpaceX目标是日产2至4台“猛禽”发动机。有消息显示,截至目前,近400台“猛禽”已走下生产线。此外,“星舟”舰体材料,放弃了航天铝材,选用随处可见的不锈钢。卫星互联网“星链”,在不远的将来就能实现“数以万计”。
一名曾是中国航天“国家队”成员的某商业航天公司工程技术人员表示,无论中外,传统上航天都是一个“特种行业”。航天材料是特供的,零部件和生产设备是订制或专门研发的,运输等后勤保障工作是专用的,甚至人才都是专门培养的。“典型的如美国‘航天飞机’由特制专机运输,我们国家有航天专列等。”他说,“航天器就像高级工匠和科学家们精雕细琢出来的工艺品,但这怎么可能量产?又怎么可能便宜呢?更怎么可能提供商业化服务呢?”
这名工程技术人员表示,虽然现在全球商业航天公司有很多,但只有SpaceX率先跑通了商业闭环,“它不只比竞争对手领先,跑得还比竞争对手快。目前和未来一段时间,SpaceX竞争优势会进一步拉大。”
2023年12月9日7时39分,朱雀二号遥三运载火箭在中国酒泉卫星发射中心发射升空。
2023年7月,蓝箭航天朱雀二号遥二运载火箭发射成功,成为全球首个成功入轨的液氧甲烷运载火箭。2023年底,星际荣耀、蓝箭航天等企业纷纷开展火箭一子级垂直起降试验,着手研发可复用型运载火箭。从今年中期,天龙三号、朱雀三号等可重复使用运载火箭将陆续开展试飞。在卫星领域,天仪研究院等公司则成功将合成孔径雷达卫星,从吨级大平台整合到只有几百公斤的小卫星平台上。
2023年11月2日14时00分,星际荣耀自主研发的液氧甲烷可重复使用验证火箭双曲线二号(代号SQX-2Y)在中国酒泉卫星发射中心点火升空。
经过近10年发展,中国商业航天充满活力、生机盎然。但另一方面,如何看待与SpaceX的差距,是一个难以回避的话题。
“在我看来,SpaceX带来的挑战肯定有,它率先掀开了全球航天业发展的天花板。”蓝箭航天技术战略部负责人袁宇说,SpaceX向业界证明,航天可以商业化,航天发射有望突破每年百次、千次,运输载荷能够达到千吨、万吨,届时很多产业的业态都可能发生改变,实验室、工厂、旅游线路等等,都可能“搬到天上”,航天以及许多行业的未来充满了“无限可能”。但面对与SpaceX的差距,公司上下有清醒的认识,袁宇补充道。