其他
在马斯克做出可回收火箭之前,有人已经烧掉了上百亿美元 | 把科学带回家
关注风云之声
提升思维层次
导读
之前的种种尝试,不论成功或是失败,都不会白费,沉淀下来的将成为未来挥动翅膀的肌肉。或许,之前失败的那些航天计划也会在未来重新闪耀光辉。
想要省钱,但要先花很多钱,你干不干?
浩大的航天工程就是这么省(shao)钱的。
“太空”这两个字笔画不多,里外都透着昂贵的气息。一枚造价不菲的火箭,使用一次就报废了;更别说在精密复杂的航天工程中,稍有不慎就容易造成发射失败,到时候更是白白浪费。如果这些一次性的火箭能多次使用,不就省大钱了?
航天飞机就是在这个思路下应运而生的。从1981年-2011年的30年间,美国的5艘航天飞机共执行了135次飞行任务,可重复性毋庸置疑。
但事与愿违的是,平均每次发射的费用反而更高了,甚至高达15亿美元左右。要知道一般“火箭+飞船”的送人发射成本也就1亿美元左右。可是就算付出了高昂的维护费用,也还是没能避免1986年挑战者号和2003年哥伦比亚号航天飞机的严重事故,最终以退役收场。
美国的航天飞机——太空运输系统STS(Space Transport System)
其实早在航天飞机出道的年代,这样的省钱计划就不断涌现。
1982年,英国宇航公司开始和劳斯莱斯股份公司(Rolls-Royce PLC,并不是那个出名的汽车公司)开始牵头研发Hotol空天飞机,Hotol可以像飞机一样从跑道起飞,直接进入太空轨道,也可以像飞机一样在跑道降落。因为中途不需要抛掉燃料箱,所以这种单体直接进入太空轨道的方式也叫做单级入轨。最初英国宇航公司预期Hotol的发射成本为航天飞机的20%。
Hotol 空天飞机模拟图 @Nick Stevens Graphics
但这个项目在1989年就终止了,究其原因,除了技术难度巨大,关键是太费钱了,后续资金跟不上了。其实也不是没人愿意出资。1985年,劳斯莱斯股份公司向美国寻求发动机技术方面的合作,而美国空军也对该项目很感兴趣。只是英国宇航公司和英国国防部担心一旦和美国合作,将丧失该项目的领导地位,同时又顾及和欧洲的长久合作,所以就没接美国的橄榄枝,试图继续在欧空局的框架下合作。
不巧的是,欧空局的成员国中心有灵犀的不多。不少成员国被50亿英镑的成本和最长20年的开劝退,更别提法国还旗帜鲜明地反对,毕竟他们自家也设计了一款竞品——Hermes航天飞机。Hermes自1975年就开始设计,1987年由欧空局主持开发,这也意味着Hotol项目在欧空局失宠。Hermes航天飞机可以看成是大一号的美国航天飞机,不过和后者不同的是,Hermes发射时是安装在火箭顶部。
Hermes效果图(上)@ESA @Mark Wade
1987年建造的Hermes模型(下)@Pyperpote
Phoenix @ILA
佩刀&云霄塔宣传视频 @REL
佩刀发动机切换工作模式示意图 @REL
还记得当年申请加入“Hotol群聊”,但没被通过的美国吗?被拒之后,美国在1986年启动了自己的单级入轨计划——美国国家空天飞机(NASP)。1990年,该计划中第一架研制的空天飞机被命名为X-30(罗克韦尔公司研制),但由于严重的技术问题导致项目失败,最终于1993年被取消。
X-30图模拟图
DC-X发射效果图(左)和首次降落测试照(右)
冒险之星模拟图
航天飞机和冒险之星的大小
反而冒险之星的手下败将DC-X,却以另一种方式焕发了新生。蓝色起源公司雇佣了为DC-X工作过的工程师,后来建造的新谢泼德火箭便是受到了DC-X的启发。新谢泼德火箭是亚轨道火箭,主要用于商业太空旅游,在2015年的测试中成功从太空返回并垂直着陆。而该公司的可复用轨道火箭——新格伦火箭也已在研发中,目前已经了拿下了不少太空发射订单。
新谢泼德火箭起降方式 @Blue Origin
新谢泼德火箭垂直降落 @Blue Origin
猎鹰重型火箭回收芯级 @SpaceX
猎鹰火箭的技术并非全是spacex公司纯自主研发,而是站在了前人的肩膀上。其最核心的发动机材料、可复用飞船的隔热材料等技术,都继承自美国航天飞机。
所以,之前的种种尝试,不论成功或是失败,都不会白费,沉淀下来的将成为未来挥动翅膀的肌肉。或许,之前失败的那些航天计划也会在未来重新闪耀光辉。
航天工程的省钱(失败)之路,像不像你的减肥(失败)之路:
想减肥却吃的更多了……
2700万网友围观小羊原地石化,它们却帮了科学家一个大忙 | 把科学带回家
不联网也能监视你的电脑,这样的黑客技术居然能免费下载 | 把科学带回家
去一趟柴达木,你就相当于四舍五入去了趟火星 | 把科学带回家
达· 芬奇逝世500周年,这些手稿却还鲜为人知 | 把科学带回家
200多年前,这位爱搞怪的发明家把童话变成了现实 | 把科学带回家
背景简介:本文2020年6月23日年发表于微信公众号 把科学带回家 (在马斯克做出可回收火箭之前,有人已经烧掉了上百亿美元),风云之声获授权转载。
责任编辑:孙远