浙产“朱雀”刚拿下的全球第一,为人类梦想千年的通天塔再砌一砖 中国的世界之最的工程案例( 二 )


蓝箭航天供图
降降降,十倍百倍地降低火箭成本
时至今日,航天更像是在实验室里搞科研,而不是能赚钱的产业 。科研可以把几个航天员送上月球,插个国旗、带回点土壤,仅此而已 。火箭、卫星、飞船一直没有实现大规模量产,更别说把几万人送上月球、送上火星 。
全世界的太空经济都面临同一个问题:成本 。火箭高昂的发射成本,是阻碍人类大规模进入太空的“拦路虎” 。
人类航天起源于冷战需要,美苏都想用航天证明自己的制度优越性,都凭借举国体制不惜血本你追我赶,使得卫星发射、载人航天、登月成了一个个烧钱的“面子工程” 。
航天想要真正变成一个产业,涌入到航天的钱应该来自于市场,而且要形成完整的商业闭环,为用户创造价值 。
长期以来,阻碍全球航天产业化的重要原因就一个字——贵 。因为航天发射昂贵导致商业失败的典型案例,有摩托罗拉的铱星计划——发射由77颗卫星组成的星座,让用户可在全球任何地方打电话 。美国的德尔塔II号,俄罗斯的质子K,我国的长二丙改火箭,共同承担了铱星的发射任务 。
1998年11月1日,摩托罗拉正式将铱星系统投入使用时,依托地面基站的廉价手机已完全占领市场 。铱星项目耗资达50亿美元,导致使用价格非常昂贵,到1999年铱星公司才积累了一万名客户,亏损巨大,连借款利息都还不起,只得宣布破产 。
1990年代,无数投资人在航天领域亏掉了底裤,当时的世界首富比尔·盖茨就亏了很多钱,后来发誓再也不碰航天了 。
当地时间7月9日晚上11点58分,猎鹰9号火箭在卡纳维拉尔角发射了22颗“星链”卫星,这是该枚一级火箭第16次发射,创造了纪录 。图源视觉中国
打破这一局面的是马斯克,他创办SpaceX的目的就是要降成本,十倍百倍地降 。他发现,一次性使用的燃料只占火箭成本的5‰,而火箭箭体发射一次就报废了,于是开始发展可回收复用的火箭 。箭体材料主要是铝合金、钛、铜和碳纤维,这些也只占火箭成本的2% 。这说明,传统的实验室模式的投入产出比实在太低了 。
于是,马斯克在生产制造环节做了大量革新,如同福特当年搞汽车流水线一样 。传统国营部门最重视成功率,采用大量昂贵的定制零部件,导致航天器价格贵上了天 。但马斯克对成功率没有那么执着,他用互联网思维造火箭,小步快跑、快速迭代 。一次次“烟花秀”中,猎鹰9号可复用火箭诞生了 。就在2天前的7月10日,猎鹰9号创造了单枚一级重复使用16次的新纪录 。
马斯克还大胆采用普通商用工业元器件,尽管不能像航天级元器件那样能扛低温、扛高热、扛辐射,但胜在便宜量又足 。他的对策是同一种元器件搞多个备份,提高冗余度,或者从一堆元器件里调出性能媲美“航天级”的优质货装上火箭 。他还改进了火箭生产流程,“梅林”发动机已实现12小时出厂一台,一年能造700台,足够装备77枚猎鹰9号火箭 。
国内发射一颗百公斤级小卫星一般要花几千万元人民币,而SpaceX把这个价格降到100万美元以内 。马斯克还立了Flag,要把每公斤发射成本从1000美元降到10美元 。
2022年12月14日,朱雀二号遥一火箭在酒泉发射瞬间 。图源央视新闻
你家管道煤气里的甲烷,凭啥站上商业航天C位?
根据燃料不同,火箭可分为固体火箭和液体火箭 。航天发射主流是液体火箭,当前主要是液氢液氧、液氧煤油、液氧甲烷三种 。在《中国航天》执行主编张京男眼里,液氧甲烷是当前火箭发动机的最终状态 。
为什么是甲烷(CH4)?因为太香了 。“液氧甲烷是目前可复用火箭最理想的动力,没有之一,而火箭的复用代表着人类航天未来发展方向 。”浙江大学航空航天学院教授王慧泉告诉潮新闻采访人员 。