回收火箭究竟能省多少錢

Costa

以人類目前的科技水平，發(fā)射火箭早已不是一個什么技術(shù)門檻，特別是對于那些發(fā)達國家和高精尖科技企業(yè)而言，這更是一項只用考慮錢和空間容量的項目。那么，此次Space X公司發(fā)射火箭的亮點究竟在哪里呢——回收火箭，最大程度地降低成本。

2015年12月22日，Space X成功發(fā)射新型火箭“獵鷹9號”（Falcon 9 FT），并在發(fā)射10分鐘后成功回收了一級火箭，且成功將Orbcomm公司的11顆通信衛(wèi)星（每顆重約172千克）送入了預(yù)定軌道。這是人類歷史上第一次讓發(fā)射至太空的火箭重返地球。此前，所有進入軌道的運載火箭不是被摧毀就是在大氣層燃燒殆盡，這大大增加了航天發(fā)射的成本。伊隆·馬斯克（Elon Musk）曾經(jīng)表示：“如果火箭可以像飛機一樣重復(fù)使用，那么進入太空的成本可以降至目前的1/100?！?/p>

那么，隨著可回收火箭技術(shù)的成功推出，發(fā)射一次火箭到太空，究竟可以降低多少成本呢？

常規(guī)發(fā)射成本高得嚇人

在了解能夠節(jié)約多少費用之前，我們不妨先來看看航天飛機的發(fā)射成本。NASA 在研發(fā)航天飛機時，每架研發(fā)費用高達20億美元。它們總共發(fā)射了100多次，每次飛行費用高達5億美元。NASA 最初估計，航天飛機發(fā)射費用為每千克200美元，每次發(fā)射費用不超過600萬美元。但事實上，現(xiàn)在的發(fā)射費用已經(jīng)遠遠超過了這個數(shù)字。其中，絕大部分的開銷用于對設(shè)備升空前的翻修工作。

NASA 航天飛機項目前主管維恩·海勒（Wayne Hale）說：“翻修成本是致使航天飛機（和其他可以部分重復(fù)利用的航天系統(tǒng)）成本高昂的主要原因之一。航天飛機是一臺極其復(fù)雜的設(shè)備，需要進行大量翻修才能升空。此外，航天飛機的主要引擎經(jīng)過幾次發(fā)射之后必須更換，火箭助推器也需要不斷更新，而且每次都要使用新的外部燃料箱?？傮w而言，每次發(fā)射任務(wù)的成本大約在4.5億～15億美元?！?img alt="" src="https://cimg.fx361.com/images/2017/01/30/kxxs201603kxxs20160306-1-l.JPG" style="">

重復(fù)發(fā)射遠非一本萬利

成功回收火箭后，馬斯克只在推特上說了一句“There and back again”（去而復(fù)返），顯得似乎過于淡定。他曾在某電視臺上透露過，制造“獵鷹9號”火箭的成本是6000萬美元，而火箭燃料的成本為20萬美元。因此，我們不難想象，重復(fù)利用火箭可以不斷降低發(fā)射分費用。如果火箭可重復(fù)發(fā)射，那么就和投資固定資產(chǎn)一樣，只需要支付維護成本，補充燃料就可以繼續(xù)執(zhí)行任務(wù)。從理論上講，我們只要給一枚火箭重復(fù)灌入燃料，即可執(zhí)行多次發(fā)射任務(wù)。

然而，事實情況卻并非如此。我們首先得確保所回收的火箭仍具備再次發(fā)射的條件。“獵鷹9號”在飛行時經(jīng)歷了劇烈的溫度變化，而且承受了極高的壓力以及各類極端環(huán)境因素的影響，這些都會對火箭本身造成磨損。因此，回收之后的火箭極有可能需要進行維修和更新后才能再次執(zhí)行發(fā)射任務(wù)。而且，翻修火箭引擎的成本往往非常高昂，倘若翻修時間還很長的話，那Space X就無法實現(xiàn)頻繁發(fā)射。

“獵鷹9號”火箭的第一級——Space X回收的火箭主體，經(jīng)受的溫度應(yīng)當(dāng)在-157～538℃之間，低溫主要出現(xiàn)在太空中，高溫則會在返回大氣層時出現(xiàn)。正因如此，建造火箭所使用的外部材料顯得尤為關(guān)鍵。專業(yè)人士推測，Space X很可能使用了某種特殊金屬和部分復(fù)合材料，它們可以承受這樣的溫度。此外，火箭本身還要經(jīng)受升空時的巨大壓力。

面對諸多嚴(yán)峻考驗，“獵鷹9號”幾乎不可能“全身而退”。因此，同一枚“獵鷹9號”如果要再一次射入太空，之前也會和航天飛機一樣經(jīng)歷翻修的過程，而這部分成本是絕對不可能避免的。如果“獵鷹9號”在著陸時沒有受到太大破壞，檢修的成本可能會降低，耗費的時間也可能會縮短。

因此，在成功實現(xiàn)回收后，Space X需要面對的其實是以下三個問題：“獵鷹9號”的翻修成本有多高？每一次發(fā)射之后，火箭的翻修成本需遞增多少？在發(fā)射多少次后火箭會徹底報廢？

淡然面對隱含未解難題

其實，在此之前，Space X已經(jīng)多次發(fā)射過同一枚火箭。他們借助“蚱蜢號”火箭測試了“獵鷹9號”火箭的回收著陸系統(tǒng)，總共發(fā)射了8次。然而，“蚱蜢號”火箭的飛行高度只有800米左右，不會飛入太空，所以并沒有經(jīng)歷“獵鷹9號”所經(jīng)歷的那種嚴(yán)酷環(huán)境。

綜上所述，我們不難發(fā)現(xiàn)，此次Space X公司發(fā)射“獵鷹9號”的真實目的——他們只是希望了解這枚火箭遭受的破壞程度，以便了解在兩次發(fā)射之間，火箭所需進行的翻修工作及其成本?？赐高@一點，我們也就不難理解馬斯克為何如此冷靜了吧。

據(jù)曾在NASA 擔(dān)任航天飛機項目經(jīng)理的史蒂夫·保盧斯（Steve Poulus）介紹，翻修“獵鷹9號”火箭的成本應(yīng)該不到50萬美元。

Space X的工程師們也曾表示過，他們的最終目的是在無需檢修的情況下重新發(fā)射經(jīng)過回收的火箭。也只有實現(xiàn)這一點，回收火箭才有真切的意義。

志存高遠才能贏得未來

讓我們回歸到本文的源頭——回收火箭究竟能省多少錢。毫無疑問，翻修成本（50萬美元）肯定遠低于制造新火箭的成本（6000萬美元）。如果一枚“獵鷹9號”能夠發(fā)射5次，那么5次成本合計大約在6300萬美元左右。如果我們每次都要建造新火箭，那么成本至少在5.7億美元。

相信現(xiàn)在Space X公司的員工們正在努力實現(xiàn)兩點——盡可能減少維修成本，盡可能延長火箭使用壽命。正如馬斯克所說：“如果未來我們能將火箭回收常態(tài)化，那就能大大降低發(fā)射成本，從而為公司贏得更多的發(fā)射訂單。”這番話相當(dāng)實際，但愿他們的夢想成真，也能讓人類共享紅利。

Space X本次的成功為外太空探索帶來了一種新希望，打破了國家航天局在這方面的壟斷，為民營企業(yè)帶來了更多的發(fā)展機會，并展示了成功的可能性。再加上“獵鷹9號”運載火箭在技術(shù)上的創(chuàng)新，令本次成功更值得肯定。但是，這種成功并不是輕易能被復(fù)制的。

Space X為我們打開了“次航天飛機時代”的大門，但這道門與我們的距離還是非常微妙的——近得我們仿佛可以觸及，但遠得并非每個人都能夠體驗嘗試。所以，現(xiàn)在說外太空探索廉價化的“全民升空”年代已經(jīng)到來還為時尚早，我們能做的和需要做的，還有很多。

早在1981 年，一種名為Space Shuttle的技術(shù)就已經(jīng)面世，這種技術(shù)在當(dāng)時已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)成功發(fā)射和回收航天飛機，同時能夠達到可載人的程度。所以說，此次Space X的創(chuàng)新點在于部分可回收的運載火箭，而不是可回收的航天技術(shù)。