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SpaceX“四手”火箭上天,超越美國空軍成世界第二大衛星運營商
來源:互聯網   發布日期:2019-11-12 16:33   瀏覽:4111次  值班編輯QQ:點擊這里給我發消息

一年半時間里,這支獵鷹 9 火箭四次發射,四次回收,全部獲得成功。憑借此次發射,SpaceX 已然躋身世界頂級衛星運營商行列。北京時間 11 月 11 日晚上,SpaceX 的一枚獵鷹 9 火箭從佛……
 

一年半時間里,這支獵鷹 9 火箭四次發射,四次回收,全部獲得成功。憑借此次發射,SpaceX 已然躋身世界頂級衛星運營商行列。

北京時間 11 月 11 日晚上,SpaceX 的一枚獵鷹 9 火箭從佛羅里達州卡納維拉爾角空軍基地成功發射,將首批正式運營的 60 顆 Starlink 衛星送上預定軌道,火箭點火 8 分鐘后,一級火箭穩穩降落在“Of Course I Still Love You”接駁平臺上,成功實現回收。

(來源:SpaceX)

今年以來 SpacceX 已經完成了 11 次火箭發射并全獲成功,盡管我們已經習慣了 SpaceX 的成功發射,但此次發射任務仍亮點十足。

首先,這是 SpcaeX 首次使用“四手”火箭執行發射任務。這枚火箭在公司內的編號為 B1048,曾在 2018 年 7 月進行了首次飛行,至今不到一年半的時間內,B1048 已經四次成功發射且全部成功回收,拿下 SpaceX 在可重復使用火箭上的新成就。

更值得關注的是,隨著Starlink 發射工作開始進入正軌,SpaceX 開始在衛星領域展示出恐怖的競爭力。

根據美國一家非盈利組織 Space Foundation 統計,SpaceX 的衛星總數已經來到 120 顆。僅從數量上來看,SpaceX 通過此次發射一舉超過了NASA(67 顆)、美國空軍(98 顆)還有銥星公司(106 顆),成為世界第二大衛星運營商僅次于美國衛星公司Planet,該組織目前運行著 197 顆遙感衛星。

如此看來,SpaceX 僅需再發兩批 Starlink 衛星,就能穩穩坐上世界第一大衛星公司的寶座。在 SpaceX 的激進規劃下,相信這一刻將在不久后就到來。

目前 SpaceX 尚未透露 2019 年是否還有 Starlink 發射計劃,不過最遲到 2020 年,SpaceX 將進行不少于 10 次 Starlink 發射任務。并嘗試在美洲開始商用衛星通信服務。

屆時,Starlink 衛星數量將達到 700 顆以上,將遠超目前所有衛星公司的衛星數量。

據當地媒體報道,Space Foundation 一位副總裁在談到 Starlink 計劃時表示, Starlink 的優勢并不在于其衛星的設計和制造能力,而是 SpaceX 自家有強大的發射能力,能夠輕松掌控衛星的發射環節。“當你能像 SpaceX 一樣作為衛星集成商、發射商和運營商時,你就能從競爭對手中脫穎而出。

圖 | 火箭發射(來源:SpaceX)

在回收使用方面,本次運載火箭還使用了完全“二手”的整流罩,這也讓 SpaceX 成為首個達到這一目標的火箭公司。根據最初的計劃,SpaceX 準備在此次任務中對兩片整流罩進行回收,并派出了兩艘回收船,但最終由于天氣等因素,SpaceX 最終取消了這一計劃,兩艘回收船也被撤回。

一名 SpaceX 工程師在火箭成功發射后表示,這枚獵鷹 9 火箭在設計上能滿足 10 次重復飛行的需求。因此在理想情況下,這枚 B1048 火箭還可能在后續的任務中繼續沖擊“五手”、“六手”……朝著“重復 10 次發射”的小目標前進。

提高火箭的可重復使用次數對降低發射成本至關重要。

追求可重復使用火箭的唯一原因在于其能夠大幅降低火箭發射成本。SpaceX 曾提供了一個簡單邏輯:運載火箭成本中 95% 是硬件,其中一級火箭成本則占去了 60%。因此回收并重復使用一級火箭將能夠大幅降低成本,以重復使用 10 次計算,成本可降低 5 成。

這聽起來很誘人,但成本計算遠比這復雜。首先可回收、重復使用涉及到的復雜技術需要大量的前期研發投入;為了在回收時能通過反推火箭實現軟著陸,一級火箭需要在返回時依然留有大量燃料,在“斤斤計較”的火箭上,這部分燃料帶來重量的增加會大幅影響火箭的運載能力,降低效率;此外,可回收火箭的可靠性也需要經過漫長的驗證。

獵鷹 9 的成本如何外界無從知曉,但僅從報價來看,復用火箭的確在價格上有明顯折扣。一位火箭行業從業者曾向 DeepTech 解讀,通過回收、重復使用火箭來實現降低成本并不是一蹴而就的事情,而是在可重復發射次數不斷提升的過程當中逐步實現成本降低。與此同時,提升火箭的可重復使用次數亦是一個漫長的過程,需要通過一次次發射、檢測、優化中實現。

在提升可重復使用能力方面,SpaceX 能在商業發射中同步進行技術驗證本就是一個優勢,而在火箭本身無需進行大規模檢修的情況下即可再次用于重新發射,這一過程毫無疑問有助于成本降低。

圖 | 一級火箭成功回收(來源:SpaceX)

同時隨著此次發射成功,SpaceX 已經擁有超過 120 顆衛星,在數量上,SpaceX 已經悄然成為世界上最大的衛星運營商之一。根據歐洲航天局的統計數據,到目前為止,地球上空各類人造衛星的總數超過 5000 個,其中正常運作的約為 2000 個。但多個國家政府和民營太空公司都在醞釀著宏偉的衛星組網計劃,可以預見在軌衛星總數將很快達到數萬顆。僅 SpaceX 一家,計劃發射的 Starlink 衛星就達到了 1.2 萬個,這個數字已遠超過去 60 年發射衛星的總數。

圖 | 60 顆衛星整裝待發(來源:SpaceX)

“Starlink”項目最早提出于 2015 年,計劃利用衛星取代傳統的地面通信設施,來幫助全世界尤其是偏遠的地區接入高速的寬帶互聯網

SpaceX 將此次發射任務命名為Starlink-1,且表示這 60 顆衛星將是第一批正式運營的 Starlink 衛星。在火箭發射后,火箭上面級將衛星送到約 280 公里的高度上。在這一高度上,SpaceX 將會與每顆衛星建立直接聯系,確認每顆衛星的工作狀況。

其中,功能異常的衛星將會留在這一高度,在后續的運行中會墜入大氣層完全燒毀。只有確認健康工作的衛星才會被最終使用,在離子推進器的推動下進入更高的預定軌道。而確認健康工作的衛星才會被最終使用其攜帶的離子推進器進入更高的預定軌道。

首先是連接方面。此次上天的 Starlink 增設了星間鏈路,相比首批 Starlink 衛星僅能夠單獨與地面通信而無法實現衛星之間通信,新一批衛星具備了衛星之間互相通信的能力,通信能力更強。

安全方面,此前 SpaceX 曾承諾將在 Starlink 的衛星壽命完結后,在掉入大氣層時完全燒毀。而這批衛星將能夠首次實現這一目標,在部件上進行更加有針對性的選擇,以在使用壽命結束后能夠在大氣層中完全燒毀,不會對地面產生影響。

衛星功能的改進,也讓衛星質量有所提升,相比首批衛星每顆 230 公斤左右,新一批衛星質量達到每顆 260 公斤,這也讓此次任務成為 SpaceX 載荷質量最大的一次發射任務。

據計算,本次發射的載荷達到了 15.6 噸,創下 SpaceX 創立以來單次發射有效載荷的最高紀錄。

官方數據顯示,獵鷹 9 火箭近地軌道載荷能力接近 23 噸,但在考慮火箭回收的情況下,一級火箭需要保留部分燃料以在著陸時提供動力,因此運載能力會出現明顯降低。

對于此次 Starlink 發射任務,有火箭行業人士推測,SpaceX 此次將衛星重量提升,而將發射軌道降低(280 公里),估計此次發射任務已經發揮了獵鷹 9 火箭全部運載能力。

不過,就算首批 60 顆衛星全部成功部署并正常工作,這些衛星也不足以提供穩定的網絡連接。

馬斯克曾在 10 月底通過自家 Starlink 提供的寬帶網絡更新了一條推特,但這還遠不足以提供穩定的網絡服務。根據馬斯克自己的說法,實現小范圍網絡覆蓋,這樣 60 顆衛星的發射最少需要進行 6 次。而要實現“中等”程度的覆蓋,則還要發射 12 次,即衛星數量達到 720 顆。

在 SpaceX 的設想中,800 顆衛星也是該星座能夠開始提供商業服務的最低標準,而實現商業服務的時間點則可能在 2020 或 2021 年左右。

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