[产品召回] 中国另辟蹊径 首次成功完成可重复使用火箭回收
答案其实很简单。
过去六十多年,人类一直在做一件今天看来极其奢侈的事情——造一架飞机,飞一次就报废。没有任何一家航空公司会这样干,但火箭行业过去一直就是这样运行的。几十亿元造出来的一枚大型运载火箭,真正工作的时间只有短短几百秒,一级发动机把火箭送出大气层以后便完成使命,随后坠入海洋,成为海底的一堆废铁。
很多人以为火箭发射最贵的是燃料,实际上恰恰相反。液氧、煤油或者液氧甲烷推进剂占整个发射成本并不高,真正昂贵的是那些精密制造出来的大推力发动机、箭体结构、控制系统和电子设备。一台大推力火箭发动机从零件加工到整机装配,往往需要数月甚至一年以上时间,它凝聚的是整个高端制造体系,而不是几百吨燃料。所以过去几十年,人类真正烧掉的并不是推进剂,而是一整座精密制造工厂。谁能够把这些东西完整拿回来,谁就能把火箭从“一次性消费品”变成真正意义上的工业产品。
商业航天真正的竞争,也正是从这里开始发生改变。
马斯克改变的,不只是火箭
2015年12月22日,美国佛罗里达州卡纳维拉尔角。猎鹰9号完成发射任务后,一子级第一次成功返回陆地发射场,实现了人类历史上大型轨道级火箭一级的首次成功回收。
后来,人们几乎把这一幕当成了理所当然。但站在当时,没有人敢保证它一定能够成功。在猎鹰9之前,全球航天界几乎都默认:大型轨道火箭没有经济价值去做重复使用,因为增加回收系统意味着增加重量,重量增加意味着运力下降,最终很可能得不偿失。
甚至连SpaceX自己,也并不是一开始就坚定选择今天这条道路。公开资料显示,SpaceX内部曾认真研究过降落伞回收、空中吊运、直升机捕获等多个方案,最后他们放弃了所有复杂设计,原因很现实——真正决定商业化成功的,不是谁最先进,而是谁最可靠。于是猎鹰9选择了今天全世界最熟悉的方案:给火箭装上四条着陆腿,让它像一架能够自己站起来的飞机一样,直接降落到海上无人驳船。
后来发生的一切,改变了整个航天产业。随着发动机可以重复使用、翻修周期越来越短、回收成功率不断提高,猎鹰9的发射成本一路下降,发射频率一路上升。根据SpaceX公开数据,截至目前,猎鹰9一级火箭累计完成数百次成功回收,多枚一级助推器已经实现二十次以上重复飞行。一枚火箭不再只执行一次任务,而开始像客机一样不断重复投入运营。
真正改变世界的,并不是火箭飞回来了,而是航天第一次拥有了“规模经济”。过去,一家火箭公司一年只能造几十枚火箭;现在,一枚火箭一年就可以飞很多次。这也是为什么过去几年,美国商业航天能够快速拉开与全球其他国家差距的重要原因。真正拉开差距的,不是发动机推力,而是成本;不是技术领先一点点,而是商业模式领先了一整个时代。
中国没有照着美国人的答案抄
如果故事到这里结束,那么长征十号乙只是中国版的猎鹰9。但真正有意思的地方恰恰在于,中国没有选择复制猎鹰9。
很多人看到网系回收的第一反应都是:“为什么不用SpaceX那套着陆腿?”这其实是一个典型的“结果倒推原因”。今天看来,猎鹰9当然是最成功的重复使用火箭。但回到十几年前,SpaceX选择着陆腿,并不是因为这是理论上的最优解,而是当时工程风险最低、最容易率先跑通商业模式的一条路——火箭只要能够自己站稳,就意味着可以迅速验证回收、翻修、再次发射这一整套流程,至于着陆腿增加了多少重量、牺牲了多少运力,都可以以后慢慢优化。当猎鹰9连续成功之后,整个产业链也随之固定下来,回收船围绕着陆腿设计,翻修流程围绕着陆腿建立,发射节奏围绕着陆腿优化,一整套商业体系已经形成,继续沿着这条路线演进远比推倒重来更划算。
中国的时间点却完全不同。当中国真正开始研制大型可重复使用运载火箭的时候,已经是2020年代中期,前面十多年SpaceX已经替整个行业交过无数“学费”。中国没有必要再重复走一遍别人已经验证过、也已经暴露出局限性的道路,而是可以直接思考另一个问题:如果从第一天开始就为了重复使用设计火箭,着陆腿是不是一定存在?
于是,答案变成了今天大家看到的这张网。
很多人第一次看到网系回收,会觉得像一场马戏表演。事实上,它更像航空母舰,舰载机降落时不依靠轮胎慢慢刹车,而是依靠阻拦索在几秒钟内把几十吨重的飞机拉停,原因很简单:高速状态下刚性的碰撞越大,结构冲击越严重。中国工程师借鉴的正是类似思路。不同的是,舰载机是水平飞行,火箭则是垂直下降,于是航母甲板上的阻拦索被“立”了起来。火箭取消了沉重的着陆腿,箭体底部安装折叠挂钩,下降到回收平台上空后,由柔性阻拦网完成捕获,再通过液压缓冲系统逐步吸收动能,而不是让几十吨的箭体直接压在四条腿上。
[物价飞涨的时候 这样省钱购物很爽]
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过去六十多年,人类一直在做一件今天看来极其奢侈的事情——造一架飞机,飞一次就报废。没有任何一家航空公司会这样干,但火箭行业过去一直就是这样运行的。几十亿元造出来的一枚大型运载火箭,真正工作的时间只有短短几百秒,一级发动机把火箭送出大气层以后便完成使命,随后坠入海洋,成为海底的一堆废铁。
很多人以为火箭发射最贵的是燃料,实际上恰恰相反。液氧、煤油或者液氧甲烷推进剂占整个发射成本并不高,真正昂贵的是那些精密制造出来的大推力发动机、箭体结构、控制系统和电子设备。一台大推力火箭发动机从零件加工到整机装配,往往需要数月甚至一年以上时间,它凝聚的是整个高端制造体系,而不是几百吨燃料。所以过去几十年,人类真正烧掉的并不是推进剂,而是一整座精密制造工厂。谁能够把这些东西完整拿回来,谁就能把火箭从“一次性消费品”变成真正意义上的工业产品。
商业航天真正的竞争,也正是从这里开始发生改变。
马斯克改变的,不只是火箭
2015年12月22日,美国佛罗里达州卡纳维拉尔角。猎鹰9号完成发射任务后,一子级第一次成功返回陆地发射场,实现了人类历史上大型轨道级火箭一级的首次成功回收。
后来,人们几乎把这一幕当成了理所当然。但站在当时,没有人敢保证它一定能够成功。在猎鹰9之前,全球航天界几乎都默认:大型轨道火箭没有经济价值去做重复使用,因为增加回收系统意味着增加重量,重量增加意味着运力下降,最终很可能得不偿失。
甚至连SpaceX自己,也并不是一开始就坚定选择今天这条道路。公开资料显示,SpaceX内部曾认真研究过降落伞回收、空中吊运、直升机捕获等多个方案,最后他们放弃了所有复杂设计,原因很现实——真正决定商业化成功的,不是谁最先进,而是谁最可靠。于是猎鹰9选择了今天全世界最熟悉的方案:给火箭装上四条着陆腿,让它像一架能够自己站起来的飞机一样,直接降落到海上无人驳船。
后来发生的一切,改变了整个航天产业。随着发动机可以重复使用、翻修周期越来越短、回收成功率不断提高,猎鹰9的发射成本一路下降,发射频率一路上升。根据SpaceX公开数据,截至目前,猎鹰9一级火箭累计完成数百次成功回收,多枚一级助推器已经实现二十次以上重复飞行。一枚火箭不再只执行一次任务,而开始像客机一样不断重复投入运营。
真正改变世界的,并不是火箭飞回来了,而是航天第一次拥有了“规模经济”。过去,一家火箭公司一年只能造几十枚火箭;现在,一枚火箭一年就可以飞很多次。这也是为什么过去几年,美国商业航天能够快速拉开与全球其他国家差距的重要原因。真正拉开差距的,不是发动机推力,而是成本;不是技术领先一点点,而是商业模式领先了一整个时代。
中国没有照着美国人的答案抄
如果故事到这里结束,那么长征十号乙只是中国版的猎鹰9。但真正有意思的地方恰恰在于,中国没有选择复制猎鹰9。
很多人看到网系回收的第一反应都是:“为什么不用SpaceX那套着陆腿?”这其实是一个典型的“结果倒推原因”。今天看来,猎鹰9当然是最成功的重复使用火箭。但回到十几年前,SpaceX选择着陆腿,并不是因为这是理论上的最优解,而是当时工程风险最低、最容易率先跑通商业模式的一条路——火箭只要能够自己站稳,就意味着可以迅速验证回收、翻修、再次发射这一整套流程,至于着陆腿增加了多少重量、牺牲了多少运力,都可以以后慢慢优化。当猎鹰9连续成功之后,整个产业链也随之固定下来,回收船围绕着陆腿设计,翻修流程围绕着陆腿建立,发射节奏围绕着陆腿优化,一整套商业体系已经形成,继续沿着这条路线演进远比推倒重来更划算。
中国的时间点却完全不同。当中国真正开始研制大型可重复使用运载火箭的时候,已经是2020年代中期,前面十多年SpaceX已经替整个行业交过无数“学费”。中国没有必要再重复走一遍别人已经验证过、也已经暴露出局限性的道路,而是可以直接思考另一个问题:如果从第一天开始就为了重复使用设计火箭,着陆腿是不是一定存在?
于是,答案变成了今天大家看到的这张网。
很多人第一次看到网系回收,会觉得像一场马戏表演。事实上,它更像航空母舰,舰载机降落时不依靠轮胎慢慢刹车,而是依靠阻拦索在几秒钟内把几十吨重的飞机拉停,原因很简单:高速状态下刚性的碰撞越大,结构冲击越严重。中国工程师借鉴的正是类似思路。不同的是,舰载机是水平飞行,火箭则是垂直下降,于是航母甲板上的阻拦索被“立”了起来。火箭取消了沉重的着陆腿,箭体底部安装折叠挂钩,下降到回收平台上空后,由柔性阻拦网完成捕获,再通过液压缓冲系统逐步吸收动能,而不是让几十吨的箭体直接压在四条腿上。
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