近年來(lái),一批美國(guó)私營(yíng)航天企業(yè)在火箭回收復(fù)用和新型發(fā)動(dòng)機(jī)研發(fā)等領(lǐng)域取得突破,憑借成本和技術(shù)優(yōu)勢(shì)迅速搶占國(guó)際發(fā)射市場(chǎng)份額,給中俄等航天大國(guó)帶來(lái)了不小的壓力。除了SpaceX、Blue Origin等知名大公司外,一些小公司也做出了不錯(cuò)的成果,火箭實(shí)驗(yàn)室(Rocket Lab)公司就是其中的代表之一。
Rocket Lab成立于2006年,總部設(shè)在美國(guó)加利福尼亞州,在新西蘭擁有一個(gè)子公司和發(fā)射場(chǎng)。憑借硅谷和新西蘭風(fēng)投資金支持,該公司只用了不到1億美元就完成了電子號(hào)(Electron)火箭的設(shè)計(jì)鑒定工作。
2017年5月25日,Electron火箭首飛成功進(jìn)入太空,但因第三方承包商的一個(gè)小失誤而未能按計(jì)劃進(jìn)入軌道。不過(guò),這次失利沒(méi)有影響Rocket Lab的進(jìn)度,公司承諾如果第二次發(fā)射成功就跳過(guò)第三次試飛,直接轉(zhuǎn)入商業(yè)飛行。
2018年1月21日,Electron火箭第二次發(fā)射圓滿(mǎn)成功,搭載的三顆小衛(wèi)星(兩顆美國(guó)斯派爾公司制造及運(yùn)營(yíng)的“狐猴-2”氣象衛(wèi)星,一顆美國(guó)星球公司研制的地球成像衛(wèi)星)順利入軌。這枚火箭被命名為“仍在測(cè)試”(Still Testing),頗具新西蘭原生態(tài)風(fēng)格。
說(shuō)到風(fēng)格,不得不提一下Rocket Lab的創(chuàng)始人及CEO兼CTO彼得·貝克(Peter Beck)。1999年,18歲的新西蘭小伙Beck在自家后院的棚里搭了一個(gè)實(shí)驗(yàn)室,開(kāi)始研發(fā)火箭發(fā)動(dòng)機(jī)并自制推進(jìn)劑。
初步測(cè)試成功后,Beck將一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)綁在自行車(chē)后面,并騎在上面以俯臥的姿勢(shì)達(dá)到了90英里(145公里)的時(shí)速,體驗(yàn)了一把人操火箭。事后表示,“這個(gè)星球上還沒(méi)幾個(gè)人把腿放到火箭上,這真是一種非常棒的感覺(jué)。”
其實(shí),Still Testing這個(gè)名字在在“火箭人”(Rocket Man)的圈子里也不算離譜。還記得的spaceX公司Falcon 9火箭首次海上成功回收的那次發(fā)射嗎?馬斯克(Musk)給當(dāng)時(shí)的回收平臺(tái)取名為“當(dāng)然我還愛(ài)你”(Of Course I Still Love You)。資本主義航天就是這么不嚴(yán)肅。
與SpaceX開(kāi)發(fā)可復(fù)用大型火箭不同,Rocket Lab采用新技術(shù)制造低成本小型火箭,為微小衛(wèi)星提供高頻度的專(zhuān)門(mén)發(fā)射服務(wù)。目前,Electron火箭的單次發(fā)射收費(fèi)為490萬(wàn)美元,明顯低于其它現(xiàn)役火箭。
從數(shù)據(jù)上看,Electron火箭長(zhǎng)17米,直徑1.2米,發(fā)射重量10.5噸,500公里太陽(yáng)同步軌道載荷150-225公斤,載荷比超過(guò)市場(chǎng)上大多數(shù)小型運(yùn)載火箭。
Electron火箭的主要技術(shù)創(chuàng)新在碳纖維復(fù)合材料儲(chǔ)箱和3D打印發(fā)動(dòng)機(jī)。其中,碳纖維復(fù)合材料殼體是首次應(yīng)用于液體燃料火箭(雖然儲(chǔ)箱比較小),不僅可以減輕火箭的死重,還能顯著提高設(shè)計(jì)和制造速度。
Electron火箭采用的“拉瑟福德”液氧/煤油發(fā)動(dòng)機(jī)也很有特色。這種全新的電驅(qū)動(dòng)循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)單臺(tái)推力約20千牛,依靠無(wú)刷直流電機(jī)和高性能鋰聚合物電池來(lái)驅(qū)動(dòng)推進(jìn)劑泵,主要部件均采用3D打印制造。其燃料利用率高達(dá)95%,與現(xiàn)代化大型運(yùn)載火箭和洲際導(dǎo)彈效率相當(dāng)。
Electron火箭第一級(jí)采用9臺(tái)“拉瑟福德”,第二級(jí)采用單臺(tái)真空型“拉瑟福德”發(fā)動(dòng)機(jī)。利用瑞典公司提供的電子束熔融(EBM)技術(shù),Rocket Lab用6臺(tái)打印機(jī)一天就能制造一臺(tái)“拉瑟福德”發(fā)動(dòng)機(jī)。
除了造火箭的效率高,Rocket Lab還利用新西蘭附近航線(xiàn)少、航空管制影響小的優(yōu)勢(shì)規(guī)劃高密度發(fā)射。近期的計(jì)劃是一年發(fā)射12次,兩三年后可以每周一射。另外,該公司在美國(guó)佛羅里達(dá)和阿拉斯加還有兩個(gè)發(fā)射場(chǎng)。只要有訂單,每年能進(jìn)行上百次發(fā)射。
鑒于運(yùn)載火箭技術(shù)本就是從洲際導(dǎo)彈科技樹(shù)上分出來(lái)的杈,Electron火箭稍加改進(jìn)就是一款不錯(cuò)的中程彈道導(dǎo)彈。不僅技術(shù)上比“飛毛腿”(Scud)的徒子徒孫先進(jìn)不少,相較于“標(biāo)準(zhǔn)-3 Block 2A”兩千萬(wàn)美元一枚的造價(jià)而言也很有吸引力。
北緯40°作者賜稿 文 | 深空探索
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