回收火箭究竟能省多少钱

以人类目前的科技水平 , 发射火箭早已不是一个什么技术门槛 , 特别是对于那些发达国家和高精尖科技企业而言 , 这更是一项只用考虑钱和空间容量的项目 。那么 , 此次Space X公司发射火箭的亮点究竟在哪里呢——回收火箭 , 最大程度地降低成本 。
2015年12月22日 , Space X成功发射新型火箭“猎鹰9号”(Falcon 9 FT) , 并在发射10分钟后成功回收了一级火箭 , 且成功将Orbcomm公司的11颗通信卫星(每颗重约172千克)送入了预定轨道 。这是人类历史上第一次让发射至太空的火箭重返地球 。此前 , 所有进入轨道的运载火箭不是被摧毁就是在大气层燃烧殆尽 , 这大大增加了航天发射的成本 。伊隆·马斯克(Elon Musk)曾经表示:“如果火箭可以像飞机一样重复使用 , 那么进入太空的成本可以降至目前的1/100 。”
那么 , 随着可回收火箭技术的成功推出 , 发射一次火箭到太空 , 究竟可以降低多少成本呢?
常规发射成本高得吓人
在了解能够节约多少费用之前 , 我们不妨先来看看航天飞机的发射成本 。NASA 在研发航天飞机时 , 每架研发费用高达20亿美元 。它们总共发射了100多次 , 每次飞行费用高达5亿美元 。NASA 最初估计 , 航天飞机发射费用为每千克200美元 , 每次发射费用不超过600万美元 。但事实上 , 现在的发射费用已经远远超过了这个数字 。其中 , 绝大部分的开销用于对设备升空前的翻修工作 。
NASA 航天飞机项目前主管维恩·海勒(Wayne Hale)说:“翻修成本是致使航天飞机(和其他可以部分重复利用的航天系统)成本高昂的主要原因之一 。航天飞机是一台极其复杂的设备 , 需要进行大量翻修才能升空 。此外 , 航天飞机的主要引擎经过几次发射之后必须更换 , 火箭助推器也需要不断更新 , 而且每次都要使用新的外部燃料箱 。总体而言 , 每次发射任务的成本大约在4.5亿~15亿美元 。”
回收火箭究竟能省多少钱
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重复发射远非一本万利
成功回收火箭后 , 马斯克只在推特上说了一句“There and back again”(去而复返) , 显得似乎过于淡定 。他曾在某电视台上透露过 , 制造“猎鹰9号”火箭的成本是6000万美元 , 而火箭燃料的成本为20万美元 。因此 , 我们不难想象 , 重复利用火箭可以不断降低发射分费用 。如果火箭可重复发射 , 那么就和投资固定资产一样 , 只需要支付维护成本 , 补充燃料就可以继续执行任务 。从理论上讲 , 我们只要给一枚火箭重复灌入燃料 , 即可执行多次发射任务 。
然而 , 事实情况却并非如此 。我们首先得确保所回收的火箭仍具备再次发射的条件 。“猎鹰9号”在飞行时经历了剧烈的温度变化 , 而且承受了极高的压力以及各类极端环境因素的影响 , 这些都会对火箭本身造成磨损 。因此 , 回收之后的火箭极有可能需要进行维修和更新后才能再次执行发射任务 。而且 , 翻修火箭引擎的成本往往非常高昂 , 倘若翻修时间还很长的话 , 那Space X就无法实现频繁发射 。
“猎鹰9号”火箭的第一级——Space X回收的火箭主体 , 经受的温度应当在-157~538℃之间 , 低温主要出现在太空中 , 高温则会在返回大气层时出现 。正因如此 , 建造火箭所使用的外部材料显得尤为关键 。专业人士推测 , Space X很可能使用了某种特殊金属和部分复合材料 , 它们可以承受这样的温度 。此外 , 火箭本身还要经受升空时的巨大压力 。
面对诸多严峻考验 , “猎鹰9号”几乎不可能“全身而退” 。因此 , 同一枚“猎鹰9号”如果要再一次射入太空 , 之前也会和航天飞机一样经历翻修的过程 , 而这部分成本是绝对不可能避免的 。如果“猎鹰9号”在着陆时没有受到太大破坏 , 检修的成本可能会降低 , 耗费的时间也可能会缩短 。