2.钱能省多少?——“回收火箭第一级最高省8成资金”
在回收火箭前,人类早就造出过可反复使用的航天运载工具——航天飞机。
“美国研制航天飞机的目的之一就是为了降低宇航活动的成本。而航天飞机返回后维修量太大,导致成本大大提高,原本估计每次飞行成本约3000万美元,实际成本却大大超出。”有专家透露,由于系统过于复杂、再利用成本极其高昂,航天飞机被业内认为是一个失败的科研项目,其发射费用达到令人瞠目结舌的15亿美元。
“可回收火箭的成本价格比航天飞机便宜很多。这不仅体现在发射层面,整个综合运行和使用成本都不在一个数量级上。”焦满囤介绍,“无论执行什么任务,航天飞机必须有成员,可回收火箭则可执行无人发射任务。此外,可回收火箭可灵活地根据发射载荷进行调整和改装,而航天飞机则不同,无论你是把一个卫星带上去,还是把一个空间站零件带上去,你花的钱基本是一样多的。不仅如此,可回收式火箭还可以执行密集频次的发射,航天飞机的准备和检查工作则要比火箭繁琐得多,造成发射周期过长。”
理论而言,火箭的发射成本里面,燃料的费用非常低。以猎鹰9号为例,单次发射费用为5400万美元,但燃料费用只有20万美元。“航天发射成本一直居高不下,送1公斤物质上天的成本在1万至2万美元,重要原因就是发射航天器的运载火箭是一次性使用的。”焦满囤介绍,“如果能回收并重复使用第一级,可节省资金80%。如果第二级也能回收并重复使用,发射成本将降至目前的1%。”
但要在未来的实践中大幅降低成本并非这么简单。“回收火箭和重复使用火箭仍有一段路要走。”专家表示,必须研制出类似普通飞机发动机那样可往返天地、重复使用的火箭发动机,降低回收后的维修成本和时间。
“拔下火箭上那些电线束,你会发现它们依然是最初的样子,金属仍然有光泽。脱去发动机附近的热防护系统,我们发现火箭发动机干净得没有一点瑕疵,非常漂亮。”美国太空探索技术公司总裁肖特维尔在猎鹰9号成功回收后,对火箭主要部件的可重复使用性充满信心。“它(火箭发动机)看起来非常了不起。事实上我们甚至没有把它重新整修一遍,在检查完三天后,我们将它重新放在测试台上点火。我们的目标不是设计一枚需要经常整修的火箭,而是希望它在发射后实现软着陆,随后搬回到发射台上进行再发射。我们期望复用的火箭可以使用三到四次。”
3.影响有多深?——“人类太空探索步伐或将大大加快”
“人们不去不是不想去(太空),而是认为去不了,不会成功,不得不放弃,所以我创办了这家公司——SpaceX,让人们认识到,这件事是可以做到的。”一次来中国演讲时,美国太空探索技术公司创始人埃隆·马斯克道出自己的理想和决心。
普通人去太空是可以做到的。火箭回收技术的快速发展,将让这一理想落地的步伐大大加快。
“重复使用将是未来运载火箭发展的必然趋势,无论在商业上还是在军事上都有巨大价值。但单纯就火箭回收技术而言,毫无疑问在民用航天领域更有用武之地。”焦满囤认为,这一技术的成熟和普及将改写现有的全球航天市场。“比如,发射费用降低意味着可以设计比现在便宜得多的卫星,而不必再花费大量资金来确保其拥有很长的寿命,因为发射费用很便宜,如果卫星坏了,再发射一颗填补空缺便是。”
美国太空探索公司表示,该公司今年一共有18次发射,其中11月将首次发射重型猎鹰运载火箭,这一火箭可将53吨重的载荷送往低地球轨道。一旦发射成功,它将成为全世界在役的运载能力最强的火箭。而利用今年成功回收的一级火箭,该公司还将在年内进行首次回收火箭的再发射。
“航天器材‘定制’的运作模式也在这一轮轮降低成本的实验中改写。”焦满囤介绍,传统航天业往往采用研发模式,每一枚火箭都需要设计、生产、测试,环节复杂,成本高昂。SpaceX则开启了流水线化的生产模式,只要一次成功,便可次次成功。通过类似电视、洗衣机一样的规模生产,大幅度降低成本。
低成本和大运力,将成为决胜未来火箭发射市场的关键因素。美国航天基金会2015年发布的统计数据显示,在2010年至2014年间,全球航天业保持每年6%到7%的稳定增长,其经济总量达到3300亿美元,其中约76%来自商业航天领域。商业航天正成为带动全球航天经济发展的引擎。
“在看到火箭回收技术商业价值的同时,更应看到其可能对人类和太空关系带来的深刻变革。”有专家表示,航海时代刚刚启幕时,远征探险都是举全国之力,但随着造船和航海技术的突破,突然间,人类发现航海不再遥不可及,一张并不昂贵的船票,就可以实现远征的梦想。如同航海一样,航天时代也即将迈入新的时代,航天正从国之重器、国之大业,慢慢走向商业化和大众化。航海普及耗时几百年,但从目前趋势看来,航天普及要走的路,将短得多。
“从长远看,可重复使用的火箭能够降低相关机构进入空间的门槛,还能使人类探访甚至移居其他星球的梦想成真,大大加速人类进入太空的步伐。”焦满囤认为,对于中国航天技术研究而言,也应从中获得启发,积极引入市场力量,发挥众创活力,书写属于自己的航天新纪元。