美國太空總署日前宣佈,將於5月27日發射美國SpaceX公司的「獵鷹9號」火箭及載人太空艙「龍」,搭載2名美國太空人到國際太空站。
這是自從穿梭機在2011年7月退役之後,美國首次以該國的載具來進行載人太空飛行。在此之前,美國曾經完全倚賴俄羅斯的「聯盟」火箭來運送太空人往返國際太空站,非常尷尬。
估計太空總署很快就會全面轉用SpaceX的火箭。因為近三年,SpaceX早就在衛星發射市場上,將俄羅斯打得落花流水!
以往俄羅斯的衛星發射業務,尤其是「質子M」運載火箭一向以物美價廉著稱。
「質子M」火箭發射至近地軌道的最大載荷是24噸;發射至地球同步轉換軌道的最大載荷為7.5噸。每次收費大約是9000萬美元。
而美國洛歇馬丁的Atlas-V火箭、波音的Delta IV Heavy火箭、歐洲航天局的「阿里安5號ECA」火箭,以至日本H-IIB火箭,全部都要1億多至2億美元。
因此,「質子M」火箭一度在國際衛星發射市場搶下不少訂單。但自從SpaceX幾年前打入市場之後,就扭轉了局面。
以SpaceX的「獵鷹9號」火箭發射衛星,每次標準收費只是6200萬美元,近地軌道的最大載荷是22.8噸;地球同步轉換軌道的最大載荷為8.3噸。
若顧客願意拿出9000萬美元,已可以轉用「重型獵鷹」。其標準報價正是9000萬美元,近地軌道最大載荷為63.8噸;地球同步轉換軌道最大載荷為26.7噸。
很明顯,「獵鷹9號」和「重型獵鷹」的性價比冠絕同行。自從2017年9月之後,「質子M」火箭就再接不到外國的衛星發射訂單。最近,俄羅斯就宣佈將「質子M」發射衛星的收費下調30%,以抵消SpaceX的「傾銷」政策。
SpaceX能夠將成本大幅降低,有兩大原因。首先,它採用了不少新穎設計來提高火箭製造及檢測的自動化水平。
更重要的是,「獵鷹」火箭可以回收重用。該公司曾表示,每枚火箭可以重用10至20次,若經過翻新,更有可能重用100次。
在發展火箭回收技術方面,SpaceX的策略是穩中求勝,先回收第一級,以節省最多成本。之後才嘗試回收第二級,甚至整流罩以及載人太空艙。
由2010年6月4日至今年初,「獵鷹9號」及「重型獵鷹」一共發射了大約83次,其中81次完全成功(成功率97.6%),1次部分成功,1次失敗。在51次回收嘗試中,43次成功,成功率約84.3%。
在2019年11月11日的發射任務中,「獵鷹9號」更首次使用了回收的整流罩,同時其第一級更是第4次發射和回收,整枚火箭只有第二級為新造。
其實,2016年4月,當SpaceX成功在海上回收火箭之後,內地媒體已擔心中國會否落後。
但當時某航天集團聲言,一直在研發可回收火箭,同時研發「降落傘+氣囊」及垂直反推降落兩種方案,其可回收火箭項目開始於2011年,和SpaceX幾乎是同步。但4年過去,未再看到任何消息。
反而民營航天企業「翎客航天」去年8月10日進行其第3次回收火箭試驗,飛行高度300米,落地誤差7厘米,看來相當平穩。
但300米的飛行高度實在太低,火箭的體積(高8.1米,直徑0.65米,重1.5噸)也和發射商業衛星的層次相差很遠,只是很初步的技術驗證。
拿不到外國訂單的困境,中國的「長征」火箭同樣存在。只不過,中國在國際衛星發射市場的佔有率一向很低,才不太敏感。
SpaceX的成功,已經制定了運載火箭的新標準──快速生產、高度自動化、可回收重用。這乃是中國航天業需要急起直追的目標。
相信是因為可回收重用的穿梭機不論成本效益還是安全系數都差強人意,所以某些中國專家以往曾經質疑SpaceX的火箭回收重用技術是否可行。但現在看來,那些中國專家嚴重低估了美國技術進步的速度。