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发射活动:大喜小忧

2023-02-20

太空探索 2023年1期
关键词:美国宇航局猎鹰火箭

▲ SLS火箭整装待发

SLS火箭总算成功

本年度在发射活动中,最大的新闻当然是SLS火箭首飞成功。在奥巴马政府取消了星座计划后,美国国会亲自出手,把战神火箭方案救了回来,形成了SLS火箭方案。这个型号从一开始,就是硬塞给美国宇航局的,因此也得到了国会火箭的绰号。

在研制过程当中,SLS每年都可以得到30亿美元左右的经费,而马斯克仅用5亿美元就开发出了猎鹰重型火箭。不但如此,SLS的进度还一再推迟,因此饱受质疑和诟病。在很大程度上,SLS火箭能不能搞好,也关系着美国宇航局的声誉。这个发射过土星5号和航天飞机的航天局,如果连一枚现成分系统组装的火箭都搞不好,会让全世界失望。

美国宇航局对SLS也非常慎重,任何一点小问题都要充分归零。特别是在2022年9月的预定发射期间,因为氢燃料加注阀门的问题,美国宇航局最终决定回厂修理。这个举动成本巨大,但是确保了火箭的安全。11月16日,SLS火箭终于回到发射台,在诸多拥趸的欢呼声中直上云霄。美国宇航局总算对国会、对美国民众有个交代了。

但这只是开始,后续SLS还要执行多次载人发射任务。而且SLS使用的很多部件,都是航天飞机时代的存货。如果要继续制造这种超级火箭,必须重开生产线,需要的经费更加庞大。如果不制造SLS,而是把筹码全都压在太空探索技术公司的超重型火箭上,则技术上的风险太大。所以,美国宇航局恐怕也只能走一步看一步了。

▲ SLS火箭首飞成功

▲ 一枚猎鹰9号火箭的第一级在发射这颗欧洲通信卫星后退役

猎鹰9火箭首次退役和“猎鹰重型”复出

2022年11月23日,太空探索技术公司用猎鹰9火箭为欧洲通信卫星公司发射了欧洲通信卫星10B。这次发射,卫星得到的关注远不如火箭。因为它所使用的,是当时正在服役的、年头最长的一枚第一级。这是它的第11次飞行,也是最后一次。

这枚第一级是从2018年开始服役的,编号为B1049.11。本次飞行之后,太空探索技术公司就不打算回收它了。因此火箭第一级不再安装返回所需要的格栅翼和着陆支腿,也不再保留返回发射场所需要的燃料,可以用全部冲量来推动欧洲通信卫星10B。不过这部分燃料也仅仅够第一级多燃烧几秒钟而已。

B1049.11号火箭能够重复使用11次,向人们展示了可重复使用火箭的经济价值和潜力。按照太空探索技术公司的说法,重复使用可能把猎鹰9火箭的单次飞行成本降低到3000万美元以下。这对一次性使用火箭来说,是不可想象的,美国的两种一次性使用大型火箭宇宙神5和德尔它4,单次飞行成本都在3亿美元左右。

虽然不再回收第一级,但是太空探索技术公司还是出动了回收船,回收对象是两片整流罩。

2022年11月1日,太空探索技术公司的猎鹰重型火箭在沉寂了3年后终于复出,从肯尼迪航天中心,为美国太空军执行了USSF-44任务。USSF-44任务一共有两个主要有效载荷和多颗搭载卫星。

《了不起的盖茨比》是被誉为爵士乐时代的“编年史家”和“桂冠诗人”的美国作家司各特·菲茨杰拉德的杰作,反映了美国社会转型期普遍存在的精神生态危机问题。深刻理解菲茨杰拉德对社会转型期出现的意识形态领域问题的思考及他对消费主义文化价值观所持的批判态度,对解决我国当今社会转型期存在的诸多精神生态危机问题具有一定的指导意义。

第一个主要载荷是一颗名为“牧羊人演示”的技术演示卫星,具体内容高度保密。美国太空军在发射后的声明中透露,它用来“测试新技术,以加强安全和负责任的交会和接近操作”。“牧羊人演示”将部署在地球同步轨道上,进行交会和接近操作,其实就是用来近距离窥探其他国家的卫星。美国太空军已经在地球同步轨道上部署了6颗态势感知卫星,还曾经多次骚扰和窥探中国卫星,但是都被一一识破。“牧羊人演示”给其他国家卫星带来的威胁可能更严重。

另一个主要载荷是太空军的第二颗“长时间推进可扩展一次性运载火箭次级有效载荷适配器”(LPDE 2)。这名字听起来太复杂了,其实就是一个小卫星部署器,它携带了6个有效载荷,其中3个固定在适配器上工作,另外3个是独立卫星,入轨后将从LPDE 2分离,进入自己的轨道,各自执行任务。

猎鹰重型火箭上次飞行还是在2019年6月。在3年多的时间,还没有哪种火箭可以颠覆它“现役运载能力最强火箭”的地位,直到SLS首飞。2022年的这次发射,也是猎鹰重型火箭第一次执行军事发射任务。本次发射也是猎鹰重型首次尝试着把载荷直接送到地球同步轨道,这对于节省卫星燃料有很大意义。特别是对于空间态势感知卫星来说,需要在轨道上反复机动,追赶和接近其他国家的卫星,保留多少燃料也不嫌多。

虽然3年多才发射了两次,但猎鹰重型火箭的基本设计,决定了它的生产线没有闲置。猎鹰重型火箭第一级由3枚猎鹰9火箭的第一级构成,二级和三级与猎鹰9火箭的基本相同。也就是说,如果没人购买猎鹰重型火箭,那么太空探索技术公司就一心生产猎鹰9火箭。如果有人购买,那就找3枚猎鹰9火箭拼装一下。其实这是俄罗斯打算在新一代安加拉火箭上实现的技术,但是因为国家财力不足,被马斯克抢了先。

本次发射之后,猎鹰重型火箭的2枚助推器照旧成功回收,返回了地面。

GSLV马克3救场

俄乌冲突也对航天发射市场产生了影响。欧洲阿里安公司正式放弃了与俄罗斯的合作,联盟火箭再也不能从库鲁发射了。不但如此,连欧洲的火星生命2022漫游车也正式下马,宁可放弃也不用俄罗斯火箭发射。俄罗斯则加以反击,头一个遭到打击的,就是一网卫星公司。这家低轨互联网星座公司好不容易从疫情中恢复,正在全力追赶发射进度。但是,当卫星运到拜科努尔航天发射场,准备用联盟火箭发射升空的时候,俄罗斯政府提出了要求。

首先,俄罗斯要求英国政府退出一网公司的股份,然后,要求一网公司不得向西方军事部门提供服务。这两个要求双双遭到断然拒绝。一网公司于3月3日宣布暂停在拜科努尔的发射,为此,一网公司会遭受2.292亿美元的损失。当然,在政治压力下,股东们咽下了这个苦果。

▲ 猎鹰重型火箭执行美军秘密载荷发射任务

随后,一网公司开始寻找替代发射方案。他们第一个想到了马斯克的猎鹰9火箭。在撤出联盟号不到一个月后,一网公司宣布与太空探索技术公司达成发射协议,用猎鹰9火箭发射3次。这让许多卫星行业观察人士感到惊讶,因为一网和星链是存在竞争的。所以,一网公司也不敢把希望全都寄托在马斯克身上,需要寻找另外一种大型火箭。作为在美国制造的卫星,一网无法考虑中国长征火箭,欧洲的阿里安5、美国的宇宙神5和德尔塔4都极其昂贵,于是机会落到了印度头上。

印度拥有一种性能不算太好,但发射能力还说得过去的火箭,那就是GSLV马克3型火箭。为了推销自己的火箭,印度空间研究组织筹建了印度新空间有限公司。一网公司与它达成协议,实施两次发射任务,总服务费用2.4亿美元。

2022年10月22日,36颗一网卫星搭载于GSLV马克3型火箭,从印度东海岸发射升空。一网公司很快与这所有36颗新卫星建立了联系,发射取得成功。在今年早些时候暂停与俄罗斯的发射后,该公司恢复了互联网中继平台的部署。

这也是GSLV马克3型火箭的首次商业飞行。印度新空间有限公司为此兴奋不已,董事长拉达克里希南表示,自己的火箭进入了商业发射服务市场,这是一个非常了不起的尝试。他说:“通过这次任务,我们向全世界展示了如何在不到4个月的时间内签订合同并执行任务。”

韩国全国产运载火箭首次进入轨道

2022年6月21日,韩国取得了一个重要的航天突破,全国产的“世界号”火箭发射升空,把1颗技术演示卫星、4颗立方卫星和1颗配重星送入低轨道。这的确是韩国依靠自己力量研制的第一种运载火箭。此前,韩国曾经求助于俄罗斯,研制“罗老号”运载火箭,在失败两次后,虽然终于取得了第三次发射成功,但俄罗斯拒绝转让任何技术。于是韩国方面痛定思痛,决定走上自力更生的道路。经过多次试飞和一次失败的首飞,“世界号”的这次发射成功,也算来之不易。韩国总统尹锡悦在祝贺声明中宣布,“从韩国陆地通往太空的道路已经开启。现在,韩国人民和年轻人的梦想和希望将延伸到太空”。

▲ 印度GSLV 马克3型火箭发射一网卫星

▲ 黑天公司总裁奥图勒(左)和火箭实验室公司总裁贝克(右)

世界号火箭不算是小火箭,它的低轨道运载能力达到1500千克,算是一种中型火箭。从发动机和运载比的角度分析,它的指标不算高,但毕竟解决了有无的问题。

火箭的KRE-075发动机由韩国韩华航空航天公司开发,采用液氧煤油燃料。有300多家韩国公司参与了火箭项目,对韩国的产业提升将起到重要的作用。

小火箭创业难

小火箭从来都是商业航天的热门话题,特别是火箭实验室公司的成功,刺激了一大批企业跟进。

截止到2022年11月,火箭实验室公司的电子号火箭基本保持了每月发射一次的频率,只有1月和3月例外。这8次发射全都取得了成功。不但如此,火箭实验室公司还在新西兰启用了新的发射工位,就在原先的发射工位附近。在2月份的发射之前,这家企业向人们展示了双箭并立的景象。可惜的是,2022年这家公司好像放弃了给每次发射起外号的做法,只有5月2日的发射得名为“去了又回来”,因为这是该公司第一次用直升机回收火箭第一级取得成功。另外,火箭实验室公司更加依赖美国政府的合同,全年实施了两次情报卫星发射和1次美国宇航局卫星发射。

不过起名字的做法似乎感染了维珍轨道公司。这家企业在2022年只发射了两次,都取得了成功。其中在1月13日的发射命名为“云霄之上”,在7月1日的发射命名为“笔直向上”。

其他公司就没有这么好运气了,屡败屡战的阿斯特拉公司在2022年做出重大决定,放弃不靠谱的运载器3.X火箭,准备研制一种运载能力更大的型号运载器4.X。此言一出,股市立刻做出反应,不是向上而是向下。这个型号要到2023年底才能准备好试飞。为此,该公司宣布裁员16%,把资源集中在运载火箭开发以及卫星电推力器生产上。这个举动导致公司股票跌破10美元,局面危急。首席执行官坎普被迫在11月8日承认,自己接到了纳斯达克交易所的退市警告。

另外几家小型火箭研制企业,ABL、萤火虫和相对论公司正在积极准备新的火箭发射。但是专家们普遍认为,小火箭的市场并不宽阔。火箭实验室公司作为这个细分市场的头部企业,也没有足够的订单来实现两周发射1次甚至1周发射1次,其他企业恐怕更要赶晚集了。

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