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用數據說話:SpaceX的「獵鷹重型」火箭到底牛不牛?

2月7日,美國太空探索技術公司SpaceX成功發射了一枚「獵鷹重型」火箭。國內很多媒體都對這次成功發射進行了報道,不吝讚美之詞,也有的還趁此機會把這枚火箭和我國的大型火箭「長征5號」進行了一番對比,得出了完全碾壓我國火箭的結論。那麼這枚「獵鷹重型」火箭真的想媒體描述的這麼牛嗎?如果是真的到底又牛在哪裡?以下就讓我們用數據說話,剖析媒體報道的真實性。

1.運載能力——世界第一

在航天領域火箭指的是利用反衝力推進的飛行裝置,用於把人造地球衛星、載人飛船、航天站或行星際探測器等送入預定軌道。也就是說火箭就相當於我們現實中的運輸工具,比如:卡車

而重型火箭相當於比較大型的卡車,一次能運送的貨物重量比普通火箭更大。比如我國以後如果在太空中建設空間站的話如果用重型火箭運送就可以在地面把空間站組合完成,然後用重型火箭一次性運送到既定軌道。如果沒有這種重型火箭也不是沒有可能,就需要一次次把各個部件發射至太空再安裝,比如現在的國際空間站就是這樣一次次用太空梭從1993年—2011年用了18年的時間慢慢搭建出來的,而這種方法明顯會成本更高、效率更低

在航天領域對重型火箭有非常明確的定義。重型火箭是指具備了發射低、中、高不同地球軌道不同類型衛星及載人飛船的能力,起飛推力達3500噸,運載能力要求:

而據公開資料顯示,這次SpaceX公司的「獵鷹重型」火箭的運載能力如下:

從這個對比中我們可以看到「獵鷹重型」火箭這個名字本身就有一定的誇張,實際上還達不到重型火箭的標準,比較準確的叫法可以是「獵鷹大型」火箭

雖然說達不到重型火箭標準,但是其運載能力確實比現役所有火箭的運載能力要大。在「獵鷹重型」火箭發射前,世界上現役火箭中運載能力最大的是我國的「長征5號」,其運載能力為:

所以如果只看運載能力,「獵鷹重型」火箭確實要排在「長征五號」前面

但是,判斷火箭優劣的技術指標不是僅僅有運載能力,還包括入軌精度、火箭對不同重量的有效載荷的適應能力和可靠性等等。

2.入軌精度

入軌精度指的是有效載荷實際運行軌道與預定軌道的偏差,是運載火箭控制系統的重要指標。

也就是說在火箭發射的最終目的是要把衛星之類的東西(稱為:荷載)運送上天后衛星必須準確運送至預定計算好的軌道並成功開始運轉才算成功。如果火箭成功發射但是衛星沒有進入預定軌道被視為失蹤,代表發射失敗。在這兒可以理解為東西確實送到太空了,但是卻找不到了。

比如:2017年11月28日,俄羅斯航天集團發射了一枚攜有19顆衛星的運載火箭,但火箭未能將這些衛星送入預定軌道。

而這次的「獵鷹重型」火箭為了企業的營銷需要把SpaceX創始人名下特斯拉公司的一款跑車送上了太空,而且預定軌道是圍繞火星的軌道,但是不管是什麼軌道只有荷載成功進入預定軌道才算是發射成功。而現實這款跑車並沒有進入預定軌道,而這一消息卻沒有媒體進行報道,難道僅僅是忽略而已

3.發動機技術

火箭的發動機就是火箭的心臟,判斷其技術是否優秀的主要指標是推力,這次「獵鷹重型」火箭用的發動機是「梅林1D+」的真空推力約84噸

我國「長征5號」採用的發動機是由中國航天推進技術研究院研製的代號為「YF-100」的高壓補燃液氧煤油火箭發動機,真空推力約為137噸

在「獵鷹重型」火箭的發射中,考慮到需要更大的推力,SpaceX公司乾脆把27個「梅林1D+」發動機組成了三個助推器。於是有些媒體就又給「獵鷹重型」火箭了一個世界之最的殊榮——發動機使用最多的火箭。然而這個世界之最可不是好事兒,因為使用發動機個數越多,發生故障的幾率就大大增高

4.成本低廉

據媒體報道「獵鷹重型」火箭還有一個最為出色的地方就是成本很低。據SpaceX公司披露,「獵鷹重型」火箭的成本只有9000萬美元,想要知道他有多便宜,就讓我們來對比一下。

波音公司的德爾塔IV型重型火箭是美國現役並已執行任務的最大型運載火箭,這種火箭的運載能力為:近地軌道28.79噸,地球軌道11噸。從運載能力方面我們可以看到,德爾塔火箭的運載能力遠遠小於獵鷹重型火箭,然而它的成本卻高達3.5億美元

而我國的「長征5號」運載火箭雖然沒有公開的造價數據,但是我們可以從一些媒體披露的公開信息中推測出大概情況。中國航天科技集團公司副總經理楊保華在近日舉行的中國航天高峰論壇上給出了低軌衛星的報價是1萬美元/公斤,預計未來我國低軌衛星的報價可以降至5000美元/公斤。報價就是為其他企業或國家發射衛星時收取的費用。比如用我們的長征5號運送一顆重量25噸的低軌衛星,現在的收費是2.5億,而未來我們預計可以降低至1.25億,從這裡我們可以看出來我們國家的火箭成本也是比較低的

所以媒體所說的「獵鷹重型」火箭確實有成本優勢,但我國的火箭成本其實與之也不相伯仲。

5.火箭回收技術

火箭的造價是非常高的,如果能夠回收再利用就可以在一定程度上降低火箭的成本。所以這次媒體也專門提到了SpaceX公司成功回收了兩個側面助推器。前面提到的27個發動機分為3組,這個回收幾率在目前來說還是比較不錯的。

我國的火箭回收技術的研究也早已展開,目前也多次開展相關實驗,並且取得了成功。早在2015年11月下旬,中國運載火箭技術研究院研發中心成功完成了運載火箭子級回收群傘空投試驗。

然而在實際應用中,回收成功的火箭卻不一定百分之百保證最低的成本,因為回收後的火箭或多或少都會存在一定程度的損毀,需要經過必須的修復才能重複使用,而SpaceX公司本次成功回收的兩個助推器損壞程度如何沒有對外披露,所以到底需要多少修復成本就不得而知了。

6.我國重型火箭的研製

我國的重型火箭是「長征9號」現在正在理論論證階段運載能力:近地軌道140噸,地球軌道50噸。發動機預計採用480噸級高壓補燃液氧煤油發動機。

目前「長征9號」已完成深化論證,先期關鍵技術攻關、方案深化論證階段已於2016年6月正式批複立項,預計將於2028年左右在文昌航天發射場發射。

有媒體提到「獵鷹重型」火箭比我國的重型火箭提前了十幾年的時間,實際上我國的火箭研製是配合我國整個航天計劃有序的展開的,是一個龐大的系統,在這一系統中火箭只是其中的一個環節。我國航天部門前些年的重點放在衛星、載人航天和空間實驗方面,當然火箭的研發也一直在進行中,然而隨著國家航天戰略需要我們正在有序的研製相關各種火箭。

而SpaceX公司是一家專門研製各種類型太空運輸公司,也就是說它只研製運輸工具,正所謂其小而專,它只相當於我國航天領域的某個分支,比如:中國運載火箭技術研究院。

所以說時間先後的比較本身沒有多大意義,快只是其中一個方面而已,而保持自己的節奏,一步一個腳印,系統地穩步地提升國家整體航天水平才是關鍵所在。

7.創新能力

有些媒體也對SpaceX公司的創始人進行了深度報道,比如下面這篇。

這個評價倒是比較客觀,企業家是創新的核心動力這早已是大家公認的事實。埃隆·馬斯克無疑是企業家中的佼佼者:足夠專註、有激情,這都是創新需要的一些特質,這類精神在很多成功企業家身上都能找到,只不過每個人涉足領域不同。

綜上所述,SpaceX公司的這次發射活動可以如下評論與其說是一次沒有成功的目前最大負載能力的火箭的發射實驗,不如說是一場非常成功的捆綁式營銷更為準確。

後記:

近些年有一個詞越來越多的走進大家的視線——太空經濟,據高盛集團對未來20年全球太空經濟的預測:「全球商業航天行業規模將會成長至數萬億美元」。對應到中國市場,有專家預測,包括運載火箭、衛星應用、空間寬頻互聯網等,在「十三五」期間就將有8000億元人民幣的市場總量

巨大的市場蘊藏著巨大的利潤,在利潤推動之下各路資本蜂擁而至,加速各種私營企業的技術快速發展。美國因其成熟的航天技術和體制特點私營公司佔有比較大的市場份額,因其發展比較早企業在規模、技術方面都居於世界領先水平。

我國以往航天無論軍用商用全部屬於國家戰略行業,沒有私營企業參與其中,但是面對未來如此巨大的商用航天這塊蛋糕顯然緊靠我國國有企業是無法消化的,所以最近幾年國家大力扶持私營企業在該領域的發展和創新參與到國際市場的競爭之中。

目前在我國的《航天發展「十三五」規劃》中,已經提出「積極發展商業航天」「鼓勵有資質的企事業單位充分利用現有基礎和社會資源,研製發射高解析度商業遙感衛星或星座,提供商業化運營服務」「探索航天發射服務商業化運營,探索建設政府所有、企業運營的商業航天發射場和運控中心,形成常態化、靈活優質的航天發射服務能力」等。

我國的私營航天企業因為起步較晚目前主要利用差異化競爭來贏得市場,我們真正的缺失正是在私營航天企業的發展上,而不是我國航天和一個什麼SpaceX去比較孰優孰劣,這樣的比較本身就是跪舔


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