隨著SpaceX成功實現(xiàn)火箭回收著陸,火箭的重復(fù)利用將不再是虛無縹緲的夢想,。但這究竟能給太空探索降低多少成本呢,?
SpaceX認為,火箭回收將為民營航天業(yè)節(jié)約大量成本,。在此之前,一旦火箭升空,就會被廢棄,,導(dǎo)致火箭成了“一次性”的航天器。SpaceX CEO伊隆·馬斯克(Elon Musk)表示,,“獵鷹9號”火箭的制造成本高達6000萬美元,,燃料成本僅為20萬美元。重復(fù)利用火箭可以不斷降低這部分成本,。從理論上講,,只需要給一枚火箭重復(fù)灌入燃料,即可執(zhí)行多次發(fā)射任務(wù),。
但實情并非如此,。SpaceX必須確保它所回收的火箭仍然具備再次發(fā)射的條件?!矮C鷹9號”在飛行時經(jīng)歷了大幅的溫度變化,,而且要承受極高的壓 力和環(huán)境中的諸多極端因素的影響。這些都會對火箭本身造成磨損——因此,,回收之后的火箭或許需要進行維修和更新,,才能再次執(zhí)行發(fā)射任務(wù)。翻修火箭引擎往往 成本高昂,。如果翻修時間過長,,SpaceX就無法頻繁發(fā)射。
“獵鷹9號”火箭回收著陸瞬間
翻修成本是是航天飛機(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,。航天飛機使用巨大的一次性燃料箱和兩個可以重復(fù)使用的火箭助推器完成發(fā)射,。一旦完成太空任務(wù),航天飛機可以像飛機一樣在地面降落,。
航天飛機的可回收設(shè)計是為了節(jié)約資金,,因為除了外部燃料箱外,所有的組件都可以回收利用,?!翱上У氖牵]有達到預(yù)期效果,?!泵绹詈骄诸檰栁? 員會成員兼航天飛機項目前主管維恩·海勒(Wayne Hale)說,,“這是一臺極其復(fù)雜的設(shè)備,需要進行大量翻修才能再次升空,?!焙教祜w機的主要引擎經(jīng)過幾次發(fā)射之后必須更換。這種飛行器還需要在兩次任務(wù)之 間展開許多檢修,。另外,,在從海洋中回收之后,其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,。總體而言,,這將把每次發(fā)射任務(wù)的成本推升到 4.5億至15億美元之間,。
亞特蘭蒂斯號航天飛機
“獵鷹9號”火箭的復(fù)雜程度遠不及航天飛機,所以檢修工作肯定會少很多,。但這種運載設(shè)備也經(jīng)歷了與航天飛機相同的飛行環(huán)境,。曾經(jīng)任職于航天飛部 門的美國宇航局前項目經(jīng)理史蒂夫·保盧斯(Steve Poulus)表示,“獵鷹9號”火箭的第一級——SpaceX回收的14層樓高的火箭主體——所經(jīng)歷的溫度變化在-250至1,000華氏度(-157 至538攝氏度)之間,,前者發(fā)生在太空中,,后者則會在返回大氣層時出現(xiàn)?!罢蛉绱?,設(shè)計過程才至關(guān)重要?!北1R斯說,,“SpaceX很可能使用了金屬, 某些部分可能是復(fù)合材料,,可以承受這些溫度壓力,,而不會遭受任何破壞?!?/p>
“獵鷹9號”還要在大氣層中承受巨大的壓力,。第一級的最高速度可以達到5.5至7.5馬赫。當它穿越大氣層時,,高空中的風(fēng)會對導(dǎo)致火箭震動,、受壓,造成破壞,?!斑@些大氣負荷可能高達數(shù)百磅?!北1R斯說,。
不過,SpaceX之前的確多次發(fā)射過一枚火箭,。該公司借助“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2,440英尺(約合743米),,不會飛入太空,所以并沒有經(jīng)歷“獵鷹9號”所經(jīng)歷的那種嚴酷環(huán)境,?!?/p>
事實上,這在很大程度上取決于火箭的設(shè)計,。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小,。SpaceX去年表示,,該公司相信可以在無需檢修的情況下重新發(fā)射經(jīng)過回收的火箭。現(xiàn)在,,該公司的工程師必須研究他們的設(shè)計能否達到這一目標,。倘若真的能達到預(yù)期效果, 回收火箭就很有意義,。
這也是SpaceX研究周一回收的“獵鷹9號”的原因——他們希望了解這枚火箭遭受的破壞程度,。馬斯克表示,這枚火箭不會再次發(fā)射,,但的確能夠幫助該公司了解兩次發(fā)射過程中所需進行的翻修工作——如果確實需要翻修的話,。
但無論如何,保盧斯都表示,,翻修成本肯定遠低于制造新火箭的成本,。他認為,多數(shù)翻修工作都是專項檢修,,并對某些部位進行細微調(diào)整,,使得回收后的火箭能夠重新符合航天標準。這些成本應(yīng)該不到50萬美元——遠低于一枚新火箭所需的6000萬美元成本,?!斑@仍然可以大幅降低成本?!北1R斯說,。