SpaceX完成人类首次商业太空行走,我国可回收火箭研究进展如何?

发布者:睿创咨询

发布:2024-09-14 10:57:26

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睿见 | SpaceX完成人类首次商业太空行走,我国可回收火箭研究进展如何?

 李清 睿创咨询
 
 2024年09月14日 

导言

Introduction

2024年,SpaceX完成了人类首个商业太空行走任务“北极星黎明计划”,这是航天领域的重大突破。该任务挑战了范艾伦辐射带,以极简设计的龙飞船和EVA宇航服,展示了科技创新的力量,并通过火箭、飞船和宇航服的回收理念大幅降低了成本。同时,中国蓝箭航天等企业正在推进可重复使用火箭技术,未来有望缩短与Spacex的差距,开启中国的商业太空探索旅程。

 

 

正文字数 | 2769字

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美国时间9月10日上午5点23分,SpaceX的猎鹰9号从美国佛罗里达州肯尼迪航天中心起飞,将四名非专业宇航员送入太空,分别为亿万富豪Isaacman以及他的好友前空军飞行员,和另外两名SpaceX公司的女工程师,本次任务代号为“北极星黎明计划”。他们将进行人类50多年以来(自阿波罗计划之后)距离地球最远的太空行走,这也是人类有史以来第一次商业太空行走!

 

 

本次SpaceX的商业太空行走任务显得非常低调,在发射前没有太多宣传,也没有宣誓,在极其简陋的发射基地就发射了,发射成功后也只有现场人员赠送了掌声,各路媒体几乎没有太多的报道。

 

只有在亿万富豪Isaacman走出舱门的那一刻,我们才后知后觉,马斯克完成了一次多么伟大的史诗级壮举!让我们先来盘点一下这次任务的几个不可思议!

 

 

01.

不可思议一:穿越“叹息之墙”

本次飞行任务为期5天,飞行高度最高可达1400公里,是国际空间站飞行高度的3倍,高度不是最难的,难度在于他们将穿越范艾伦辐射带!

 

范艾伦辐射带是1958年美国的第一颗人造卫星探索者1号发现的,因项目领导人是詹姆斯范艾伦,所以以他的名字命名。

 

这条辐射带主要由太阳风被地磁场阻挡而形成的高能质子区域组成,高能粒子的辐射性极强,辐射不仅会对人体DNA造成严重伤害,对航天器也是严峻考验,电子设备在强烈的辐射中非常容易损坏,因此范艾伦辐射带也被成为人类的“叹息之墙”,仿佛是一道阻止人类进入太空的屏障。

 

 

02.

不可思议二:极简设计

虽然龙飞船要穿越范艾伦辐射带,但马斯克不仅没有在龙飞船上增加保护装置,他还做了大量减法,例如去掉气闸舱、减少了一堆零配件,极简的设计又一次颠覆了人类认知!

 

因龙飞船去掉了气闸舱,所以保护航天员的重任就落到了由马斯克亲自设计的SpaceX EVA 宇航服上。EVA宇航服不仅要直面各种射线、高能粒子辐射、还要面对难以预测的太阳风暴等,但区别于传统厚重的宇航服,马斯克又一次采用了极其简约的设计!很多网友称赞SpaceX 的宇航服好看的就像是电影里的超级英雄!

 

 

这款EVA宇航服真的赚足了眼球,传统的宇航服重量在84斤以上且造价昂贵,以我国为例,上次神十七航天员出舱的宇航服重达120公斤,造价有3000万,而且可能穿几次就要扔掉。

 

 

而这次执行任务的EVA宇航服仅有20斤,采用了碳纤维和轻量化材料设计,大大的节省了成本,还让宇航员活动更加灵活,最重要的是还可以回收,重复利用

 

除了材料创新,马斯克又又又颠覆了传统设计:传统的宇航服装有大量的控制器和硬件装置,需要通过物理按键调整气压和温度,而SpaceX的宇航服是通过一个小接口与飞船连接,气压温度等都是智能化调节,不需要任何操作。

 

头盔上的护目镜可以在太空行走期间激活显示屏,显示宇航服的压力、温度和湿度,以及宇航员暴露在太空真空中的时间!

 

 

9月12日18点50分,Isaacman首次踏出舱门,在太空行走了12分钟,与Isaacman同行的还包括两名女性工程师,同样走了12分钟。次过程说明马斯克EVA宇航服经受了功能和安全性的考验,但耐用性还有待进一步验证!

 

03.

不可思议三:回收、回收、再回收

为了降低太空飞行的成本,马斯克在回收方面没少下功夫,之前研究的一级火箭回收技术对于Space X来讲已经非常成熟,这次飞行任务更是把回收理念运用到极致,火箭能回收、飞船也能回收,甚至连太空服也能回收!回收的目的只有一个就是降本,同样的东西来回多用几次,单位成本自然就降低了。

 

SpaceX的龙飞船为了回收这次做了大胆改进,去掉气闸舱!但去掉气闸舱意味着Isaacman打开舱门的那一刻,所有的成员就已经暴露在恶劣的宇宙环境下了,这对龙飞船和宇航服都是极大的考验。到目前为止“北极星黎明“任务都执行的非常顺利,希望四位宇航员都能平安返回地球!

 

我国可重复使用火箭研究进展如何,谁将会是中国的SpaceX

 

SpaceX 商业太空行走任务的成功达成,无疑让全世界都看到了人类探索宇宙的巨大进步,在兴奋之余,相信很多国人也在思考我国的可重复使用火箭研究进展如何,与Space X是否差距较大,什么时候也能开展商业太空行走?

 

就让我们一起看一下我国有哪些民企正在研究可重复使用火箭,他们的研究进展如何,谁将最有可能成为中国的SpaceX?

 

企业一:蓝舰航天

北京时间2024年9月11号12时,由蓝箭航天自主研发的朱雀三号VTVL-1可重复使用垂直起降回收试验箭,在酒泉卫星发射中心发射成功,并圆满完成十公里级垂直起降返回,首次实现了我国商业航天公司十公里级垂直起降返回的飞行试验,这标志着我国在可重复使用运载火箭技术上取得重大突破!

 

 

蓝箭方面称下一步将尝试火箭入轨,再下一步将实现回收箭复飞,计划于2025年完成首飞。

 

企业二:天兵科技

天兵科技的天龙三号是天兵科技自主研制的一款大型液体运载火箭,从市场定位、火箭的尺寸、重量、推力、运力等方面基本都对标了SpaceX的猎鹰9号,原本计划于2024年年中完成首飞 ,但在6月30日的试车过程中发生了一子级火箭脱离发射台坠落事故,首飞时间推迟。

 

虽然出现了一些故障,但如果天龙三号首飞成功,无疑标志着中国可回收火箭的重大进步!希望天兵科技尽快组织新产品的生产和试验,也祝愿天龙三号首飞能够成功!

 

 

企业三:深蓝航天

星云一号是深蓝航天自主研制的小型液体运载火箭,2024年7月21日完成了三机并联全时序动力系统系列试车,并模拟了高空回收飞行全工况和大范围发动机变推试车,接下来将准备预计于2025年年初开展的首飞,如果首飞成功,星云一号将成中国第一型首飞即回收的运载火箭!

 

 

企业四:星河动力

智神星一号是星河动力自主研制的中大型液体运载火箭,它具备高达50次的重复使用能力。7 月 25 日星河动力航天官宣,已完成智神星一号运载火箭整流罩静力、模态、分离系列试验,试验均取得圆满成功。

 

智神星一号火箭计划于今年11月在海南国际商业航天发射中心执行其首次飞行任务,也祝愿星河动力智神星一号首飞成功,为我国航天业做出贡献!

 

 

企业五:东方空间

引力二号是东方空间自主研制的中大型液体运载火箭,它具备不少于30次的重复使用能力,预计2025年具备首飞条件。值得一提的是,引力二号可降低发射成本至SpaceX“猎鹰九号”回收型水平,定位于中大型卫星大规模组网及商业高轨发射需求,将助力我国太空基础设施的大规模建设。

 

 

企业六:星际荣耀

双曲线三号是星际荣耀正在研制的中型可重复使用液体运载火箭,星际荣耀还规划了双曲线三号大型液体火箭,这两个型号的火箭是目前已知国内规划的直径最大、运载能力最强、每公斤载荷发射价格最低的可重复使用液体运载火箭,将是参与商业发射市场发射任务的主力型号,有助于进一步提升国内商业运载火箭服务能力。

 

2023年11月2日下午,双曲线二号验证火箭完成垂直起降飞行试验,计划于2025年完成首飞。

 

除了上述六家2025年将完成首飞的民营火箭公司,其实中国还有几十个上百家航天私企,比如空天引擎、箭元科技、中科宇航、零壹空间等等。虽然我国与Space X的可回收技术可能有10年的差距,但在这么多勇于创新的企业为我国航天事业无私奉献的基础上,相信不远的将来,终有企业会弯道超车,赶超SpaceX,开始中国人自己的商业太空之旅!

 

作者:李清

责编:喻锦宜

 

 

 

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