商业航天路在何方,火箭材料选择或许给了答案 二

原作者: Matplus 材料十 来自: 网络 收藏 邀请

Space X的伟大之处在于,作为一家民营企业,以 1 亿美元的超低成本实现现役最强的火箭运载能力

 

Space X 以低廉的价格和稳定的性能,在全球商用火箭发射市场上已经逐渐超越欧洲和俄罗斯,占据最大市场份额,而这一差距还在不断拉大。

 

Space X 火箭的报价在市场上极具竞争力,比如猎鹰 9 号(Falcon 9)火箭的报价在 5500 - 6200 万美元之间,而同等运力的宇宙神5Atlas-5)和德尔塔4Delta-4)报价则在 1-4亿美元。

 

回收利用的二手猎鹰9号报价还能在此基础上打7折,这让其他厂商毫无还手之力。将特斯拉运到太空的的猎鹰重型火箭,性价比就更高了,其价格比猎鹰 9 号上涨了不到五成,运载能力却是猎鹰 9 号的近三倍。

                                                                                                           猎鹰重型火箭与猎鹰 9 号对比


而 NASA 正在研发的土星 5 号继任者空间发射系统,尽管运载能力是猎鹰重型火箭的两倍多,但成本却至少是猎鹰重型火箭的十倍。

 

     猎鹰重型火箭与部分火箭运力对比

 

Space X 得以实现低成本的重要原因是采取了对一级火箭回收重复利用,马斯克曾表示一旦火箭回收常态化,能降低 99 %的发射成本。我们来简单算笔账,拿猎鹰9号来举例,它的发射成本报价约6000万美元,有些专家推测,猎鹰9号一级9台发动机的总成本达900万美元,第二级发动机外加导航制导控制系统的总成本可能

2000万美元以上。而燃料部分价值不过20多万美元而已。如果可以尽可能的回收,那么这个成本将会大大下降。看来,马斯克还真不是在吹牛。


 

如今,各个国家都在开展自己的火箭回收研究。

 

俄罗斯卫星通讯社9月20号就报道,俄罗斯将在未来四年内在俄国内开发出一种全功能的火箭回收级的原型,预计将在明年上半年正式启动。该项目命名为“Wing-SR”,而这次带翼回收火箭将能够以超音速返回太空中心。

 

日本的垂直回收火箭的技术,也一直在“悄悄”进行着。宇宙航空研究开发机构(JAXA)将于2019年春季启动可反复飞行的重复利用型火箭的起降试验。该机构还“夸下海口”要使得最终火箭发动机等主要设备可以重复使用100次以上,主要用来发射观测设备,力争2020年以后就投入使用。

 

为啥大家都开始“抠门”起来呢?最主要的原因还真的就是为了减少成本。与一锤子买卖的政府科研项目不同,商业航天更看重的是合理配置市场中各个资源要素,来实现可以重复的最大效益。纯粹的技术追求已经不是这一时期的重点,而不断拓展的应用模式才是吸引市场关注的不二法宝。

 

猎鹰重型火箭发射前夕

 

商业航天与制造强国

 

无论国内国外,航天对于引领国民经济高质量发展都已经发挥了重要的作用。在阿波罗工程实施期间,NASA向各个工业企业提出的订货要求,在新材料、新工艺、新能源上,驱动这些企业投入研发,开发出了一系列新的技术,广泛应用在当今的许多消费产品当中,包括电动工具、冻干食品、电脑散热器,甚至女性化妆品。

 

 

在国内,著名的乐凯品牌在与航天的长期合作中,积累了强大的技术和工艺能力。在并入航天科技集团有限公司后,乐凯迅速转型,成为重要的民用产品供应商。今天应用在国产手机和平板电脑触摸屏、屏保膜上的薄膜,应用在银行卡上的薄膜,有相当多都是乐凯的产品。

除了技术本身,航天在高质量发展上形成了一套行之有效的推进机制。无论在哪个国家和经济体系当中,航天部门在技术开发上的效率和创新活跃程度,都处在领跑的位置。上世纪90年代以来,随着航天器型号数量的爆发式增长和基础技术的不断颠覆,特别是小卫星技术的兴起和广泛应用,传统航天企业一直在自我颠覆和被颠覆的生态环境中寻求生存与发展。除了信息产品、互联网、新能源汽车等少数领域,很少有哪个产业的颠覆频率能与航天相提并论。如何引导诸多传统产业、特别是传统制造企业走上自力更生的高质量发展道路,航天有颇多经验和模式可以分享。

 

对中国的高质量发展而言,航天除了在技术进步上有着持续的追求,在质量问题上也可以起到突出的引领作用。在制造强国战略所阐述的诸多领域当中,航天有着自己在质量方面的独特性:任何微小的质量问题,都会让整个系统灰飞烟灭。多数产业的科研试验和系统运行当中,错了可以改、坏了可以修。甚至可以把工作停下来,拆开机箱去检查和分析。可无论卫星还是火箭都不能这样做。这就意味着航天在工作启动之初,就必须把对质量的追求与控制放在极为重要的位置——很多时候是放在首位。

 

在人类已经创造出的工业领域中,航天或许是对质量水平要求最高的。在传统领域可以蒙混过关、“凑合着用”的很多做法,在航天是行不通的。航天以质量为生命线,航天的历程,就是在追求先进技术与高质量水平中不断进步的历程。

 

商业航天作为在严酷自然环境和产业环境下成长起来的高技术产业,任何一家企业只要获得成功经营并且能够延续下去,都必然具备我们在上面谈及的种种技术优势和模式优势。这些优势不仅仅能为商业航天自身的持续发展服务,更应当充分输出和扩散。

 

今天,国民经济的高质量发展要求迫切呼唤着商业航天发挥作用。实际上,相当多行业——包括风生水起的互联网产业——都在急切地面对着再造流程、改善效率的难题。商业航天自身的高质量发展模式可以在技术转移和模式输出的过程中,为整个国民经济、社会治理的高质量发展起到引领作用。

 

中国的“民营商业火箭”有自己的特色,它将当前先进的工业基础、电子元器件和其他新技术应用在火箭研发全过程,并较大幅度地缩短了研制周期。这正反映了民营企业或民间资本进入商业航天领域的机会和优势:利用几十年积淀的航天基础设施、技术积累和现代材料、制造、信息等新技术,通过大的投入和人才汇聚,并配以市场化、商业化的运行机制,能够较快地获得突破。马斯克的美国SpaceX的成功,也正得益于此。


 总结


纵观人类的发展史,从爬行到行走、从陆地到海洋、从空中到空间,人类必将走出地球,迈向遥远的星球。航天产业发展到一定程度,体量越来越大,单纯依靠国家投入已经无法承担从地面走向近地空间,再走向深空的人类活动。发展商业航天是解决这一限制的必由之路。

 

军工科研院所起源于计划经济年代,采取事业单位的管理制度,在当前市场经济大环境下,事业制的军工科研院所逐渐显现出一些管理体制的局限性,只有尽快、有序改制为企业,才能够盘活存量资产、引入市场竞争,从而加快科技成果转化、产生更大的经济效益。科研院所改制给商业航天的发展带来市场发展因素,是其改制必然的结果。


虽然把载人龙飞船送入太空,并不是科技史上的巨大进步,但却是商业航天的一个里程碑。假以时日,航天活动可以通过市场化降低成本,摘掉不食人间烟火的帽子,真正地惠及普通百姓,星际遨游将不再是梦想。到那时,我们也能够听到家长兴致勃勃地对孩子说:“我们报个旅行团,去火星。


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本文作者2019-3-6 15:38
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