为什么SpaceX的猎鹰重型运载火箭飞不了多少

2018年的2月6号,猎鹰重型火箭于肯尼迪航天中心“39A”号发射台发射升空。这是近代最令人期待的火箭发射之一,标志着可重复使用火箭的新时代已经到来。这次发射任务很成功,特斯拉roadster跑车和它的假司机starman的形象博得了全世界的瞩目。

所以,猎鹰重型火箭为什么花了那么久时间才再次飞行呢?在这个视频里,我们首先将会了解为什么猎鹰重型火箭花了那么久时间才发射飞行。我们也将会了解它为什么没有被分配到很多任务以及它的未来会如何。2011年,SpaceX公布了他们的重型猎鹰火箭计划,并宣布第一次试飞预计将在2013年进行。然而,将三个猎鹰9号捆绑在一起的难度开始超过预期,由于2015年和2016年的两次失败,SpaceX不得不将注意力放到提高猎鹰9号的可靠性上。这导致了猎鹰重型火箭研发的重大延误。

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此外,SpaceX还计划验证猎鹰重型火箭是否可用于载人飞行。然而,越来越显而易见的是,这将需要比预期更长的时间和更多的资金投入到飞船的研发当中,所以他们决定取消在猎鹰号上实施载人飞行的想法。在解决了困扰猎鹰九号的问题之后,SpaceX度过了完美的2017年,在2018年初,猎鹰重型亮相,准备进行首次试飞。成千上万的人聚集在海角周围,以及全世界数百万人在线观看着猎鹰重型火箭飞向天空。在展示了猎鹰重型火箭能够成功飞行并且运送有效载荷之后,它似乎已经准备好为首批客户发射卫星了。

在2012年,***萨特通信卫星和美国军方已经安排用“重型猎鹰”火箭发射他们的卫星。这些发射起初被安排在首次试飞的几个月后,美国太空探索技术公司努力去发射升级后的猎鹰九号5座,但是它再一次落后于“猎鹰重型”火箭。尽管到现在“猎鹰重型”运载火箭可能没有像我们想要的那样多次飞行,但是重要的是要指出美国探索技术公司在过去的几年里以空前的发射次数非常惊艳。

仅在2018年,美国探索技术公司成功发射了20次猎鹰九号,然而其他火箭像阿丽亚娜、阿特拉斯和德尔塔系列运载火箭仅完成了3-6次的发射。其中一个主要原因是“猎鹰重型”火箭没有很多取决于卫星供求关系的任务安排。“猎鹰重型”运载火箭是一个重型运载器,能够运载重达23吨的卫星进入低地球轨道。更重要的是它在重复使用时仍能够做到这一点。这使其成为市场上价格最实惠的重型运载火箭。虽然这种能力令人惊叹,但是大部分卫星通常有2-8吨重,这使得像猎鹰九号的小型火箭更加适合去运载。

小型卫星市场的兴起允许私人公司的火箭实验室用电子火箭谋取利益。猎鹰九号小型火箭花费少于500万美元就能够发射有效载荷,以及由于对这种火箭的需求,它在2019年会有繁忙的安排。尽管“猎鹰重型”运载火箭目前只有很少的几个的任务,但是它的未来是令人兴奋的。今年,美国太空探索技术公司将会发射搭载***萨特通信卫星的“猎鹰重型”运载火箭。

更令人兴奋的是,SpaceX计划将三个助推器全部着陆,并在8周后的下一次“猎鹰”重型任务中再次使用它们。这次任务将为美军携带25颗实验卫星,如果一切顺利的话,这将会打破SpaceX先前10周的周转记录。因此,尽管“猎鹰”重型火箭需要一段时间才能再次飞行,但我们可以欣赏制造史上最具标志性的火箭之一的巨大工程量。

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相关知识

太空探索科技公司(SpaceX)是美国一家航空航天制造商和太空运输服务公司,总部位于美国加利福尼亚州霍桑。SpaceX由企业家伊隆·马斯克于2002年创办,目标是为火星殖民降低空间运输的成本[9][10][11]。 SpaceX已经开发了几种运载火箭和火箭发动机,以及“龙”货运飞船和“星链”卫星系统(提供互联网接入),并用SpaceX“龙2号”将人类和货物运送到国际空间站。

SpaceX的成就包括将世界首个由私人投资的液体燃料火箭送入轨道(2008年的“猎鹰1号”)[12],是第一家成功发射、环绕和回收航天器的私人公司(2010年的“龙”飞船),是第一家向国际空间站发送航天器的私人公司(2012年的“龙”飞船)[13],首次实现轨道火箭的垂直起飞和垂直推进着陆(2015年的“猎鹰9号”),首次实现轨道级火箭的重复利用(2017年的“猎鹰9号”),完成将私人航天器送入绕太阳轨道的首次发射(2018年“猎鹰重型”运载特斯拉跑车),以及是第一家将宇航员送入轨道和国际空间站的私人公司(2020年的SpaceX载人龙飞船 Demo-2和SpaceX Crew-1任务)[14]。

截至2021年2月1日,在和美国宇航局NASA[17]的合作下,SpaceX已向国际空间站执行了21次[15][16]货物再补给任务,并于2019年3月2日进行了载人等级的“龙2号”运载火箭(载人龙飞船 Demo-1)的无人驾驶示范飞行,以及两次载人飞行。[14]

搭载143颗卫星的SpaceX火箭发射推迟,推迟原因是什么说明什么

根据美国中文网报道,美国时间23日上午,准备把美国太空探索技术公司(SpaceX)的“猎鹰9”号火箭发射到太空,此次共计划把143颗卫星带入太空,将超过此前由印度运载火箭在2017年2月创下的单次发射卫星的纪录。当时,印度的极地卫星运载火箭将104颗卫星送入太空。

SpaceX计划,2019年至2024年间,在太空搭建由约1.2万颗卫星组成的“星链”网络,从太空向地球提供高速互联网接入服务。

星链计划是由Space X在2015年提出,目的是提供覆盖全球的高速互联网服务,SpaceX计划在2020年中期前部署12000颗低成本卫星,分别在550公里轨道部署1600颗,在1150公里轨道部署2800颗,最后在340公里轨道部署7500颗卫星。2019年5月24日,在在佛罗里达州卡纳维拉尔角发射台,使用猎鹰9号火箭向太空部署了60颗星链卫星。同时SpaceX还拥有一个名叫“追星(StarTrack)”的导航系统,可以让卫星精确定位自身和轨道碎片。并且地面控制中心还会模拟所有卫星的运行情况,以此来避免卫星发生互撞事件。

美国当地报道称,就在当地时间23日早晨也已经为“猎鹰9”号助推器加油,也都做好了其他的准备工作,在原定的发射窗口前几分钟,宣布取消了这项名为“运输者1号”任务的发射。

并且随后宣布,将发射时间推迟到24日,暂定发射窗口时间为美东时间上午10时。

相信很多人都有疑问,本应该是一个很严谨很少出现临时取消的火箭发射计划为什么在准备发射前几分钟宣布取消呢?

中国有句古话“万事俱备只欠东风”,SpaceX在宣布取消法发射的同时,也说明了取消发射的原因,消息称,目前是由于佛罗里达州卡纳维拉尔角的现场情况不符合安全发射条件,所以取消了发射。

在火箭发射行业,取消发射并不鲜见,这未必是火箭或货物出了什么问题。

在发射火箭的时候,有很多因素需要考虑,包括天气、燃料温度以及离发射台太近的船只。

任何持续关注SpaceX公司火箭发射的人都知道,类似的取消发射火箭的情况其实很常见。说到底也是一个更慎重的选择,毕竟推迟发射远远要比发射失败后后悔来得更明智,也更经济。

目前,执行本次任务的猎鹰 9号一级火箭在分离后,成功降落在大西洋的一艘无人船上,完成了第五次发射和任务。

spacex回收火箭究竟能省多少钱

其实能省的钱是有限的,个人认为即使10年之后技术完全成熟,能够省一半的钱就算不错了。现在的技术条件下基本可以肯定会花更多的钱。

火箭的复用是未来发展的一个方向,但是商业航天公司做这样的宣传很大程度上是用来吸引投资者的。

首先,火箭发射过程中的固定成本不仅仅是燃料成本,还有发射场的租金,测控系统的服务费,发射时需要封闭空中和海上航道。这些都是按次收费的,怎么都省不了钱。

其次,火箭的修理费用绝不可能只有50万美元的。在可预见的将来,火箭修理一次的费用无论如何不会少于一架宽体客机的大修费用。不要说50万,少于500万都是胜利。

第三,火箭的任何复用方法都必然造成运力的损失。spacex回收火箭的方法是让火箭直接飞回发射场,那么这就必须要让火箭留足返回的燃料。火箭的结构也必须更重。据说光一级火箭的返回就造成了大约40%的运力损失。而且上面级火箭对于剩余质量更加敏感,上面级的复用必然带来更严重的运力下降。运力的下降也就变相的提高了运费。其他的回收方案也各有各的缺陷,比如火箭不飞回来,就地降落在海上。这样燃料剩余得少,运力下降少,但是打捞又是一大笔费用,而且火箭要是沾了水,修理费又海了去。

第四,也是最重要的一点,卫星的价钱远远超过火箭,基本上卫星要比火箭贵个10倍不成问题。一旦火箭发射失败就会造成极其严重的经济损失,当然这笔钱不会算在发射费用里。但是会体现在客户的运营风险和保险费用当中。然而目前来讲,火箭的发射成功率又非常的低,97%~98%的成功率都算是高的了。可以想象一下,一枚价值8亿美元的卫星如果发射失败,会造成多少经济损失,还会造成客户经营计划的被动。考虑到火箭的成功率,平均每次发射的风险就价值几千万美元。恰恰十分尴尬的是,任何火箭的复用方案都会造成火箭可靠性的进一步下降。从而导致客户面对的风险急剧上升,特别是像中国一样火箭和卫星在一个锅里吃饭的,这一问题就尤其严重。

最后一点,目前的火箭复用还很初级。具体体现在上面级不能复用,上面级并不因为轻而便宜,实际上上面级上的电子设备更复杂也更昂贵。起飞级的复用省不了多少钱。当然上面级的复用不仅困难,而且会带来更多的问题,比如严重的运力损失。

换个角度再看,火箭的复用和航天飞机有什么不同。

起飞级的复用基本近似于航天飞机助推器的复用,只是方案不同。spacex的方案结构设计复杂,制造成本高,运力损失大,可靠性低,回收简单,复用次数多。各有优劣。

发动机的复用可以直接参照航天飞机的发动机复用。使用寿命、维修费用都是需要直接面对的问题。维修费用50万?听听就好了。

未来需要面对的上面级复用,会比航天飞机的返回更加困难。毕竟火箭的空气动力学外形不如航天飞机完美。当然,如果我们仅仅回收发动机和部分设备,那倒是简单许多。

从未来的技术发展看,固定成本(燃料,各种服务费用)基本上是不会有大的下降的,而且有可能上升。火箭的维修费用有可能有较大的下降,但必然是伴随火箭的造价同步下降的,所以对竞争优势不会有实质性的帮助。对于起飞级来说,通过优化回收方案可以减少运力损失,但是对于上面级回收来说这个问题基本是无解的,再入是个鬼门关,要想把火箭收回来,重量和燃料的代价是必须付出的,换算过来就是运力的损失。

所以,最重要的必须解决的问题就是火箭的可靠性问题。尽管随着技术进步电子产品越来越便宜,但是我们对于卫星性能的要求是无止境的,所以卫星只能越来越先进,越来越贵。但是火箭却越来越便宜(无论是一次性的还是重复使用的)。于是火箭的可靠性就越来越重要。打个比方说,我们光看两枚火箭,一个3000万,另一个6000万,可能会觉得前一个真的很便宜。但是如果我们要发射的是一颗价值30亿的卫星,那么客户就可能选择多花3000万,但是发射成功率提高1%。

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