兩個(gè)超級(jí)富翁的航天競(jìng)賽

+ 張雪松

兩個(gè)超級(jí)富翁的航天競(jìng)賽

+ 張雪松

太空探索技術(shù)公司（SpaceX）今年進(jìn)行了18次成功發(fā)射，發(fā)射量超過老對(duì)手聯(lián)合發(fā)射聯(lián)盟（ULA）。該公司的獵鷹九號(hào)火箭不僅運(yùn)力大、價(jià)格便宜，一級(jí)回收復(fù)用也進(jìn)行得有聲有色，今年連續(xù)三次“二手火箭”發(fā)射成功，要將人類送上火星的新BFR火箭也在國(guó)際宇航大會(huì)上正式公布。太空探索技術(shù)公司目前風(fēng)頭正勁，但它也正迎來一個(gè)強(qiáng)勁的對(duì)手：藍(lán)色起源公司（Blue Origin)。

回收的新謝潑德火箭第一級(jí)

財(cái)大氣粗的商業(yè)航天創(chuàng)業(yè)者

藍(lán)色起源公司目前還沒有進(jìn)行過哪怕一次軌道發(fā)射，僅有的幾次亞軌道發(fā)射，使用的不過是新謝潑德火箭——這種亞軌道商業(yè)旅游用的運(yùn)載工具體形不大，要說亮點(diǎn)也就是BE-3液氧液氫發(fā)動(dòng)機(jī)的使用和垂直降落回收的成功了。

不過，可不要小看藍(lán)色起源公司，它的 “爸爸”正是亞馬遜公司的老板貝佐斯，這位航天愛好者“自帶干糧”，確切說利用拋售亞馬遜公司股票的收入填入藍(lán)色起源公司（貝佐斯表示要每年出售“約10億美元”亞馬遜股票，為藍(lán)色起源籌集資金）。目前，藍(lán)色起源正在研制推力250噸級(jí)的BE-4型液氧甲烷發(fā)動(dòng)機(jī)，這種高壓補(bǔ)燃循環(huán)液氧甲烷發(fā)動(dòng)機(jī)早就得到了聯(lián)合發(fā)射聯(lián)盟的青睞，將用于未來的火神運(yùn)載火箭。藍(lán)色起源公司研制BE-4當(dāng)然不是為了賣發(fā)動(dòng)機(jī)，而是為了研制自己的運(yùn)載火箭。貝佐斯當(dāng)年表示，將先研制一種小型火箭，然而正式參數(shù)披露后，大家悍然發(fā)現(xiàn)，這種貝佐斯眼里最小的、名為“新格倫”的運(yùn)載火箭，近地軌道運(yùn)載能力將達(dá)到45噸！要知道，太空探索技術(shù)公司的重型獵鷹，經(jīng)過反復(fù)更改設(shè)計(jì)后，近地軌道運(yùn)力也不過是63.8噸而已。

新格倫火箭與其它火箭對(duì)比圖

廠房中的BE-4發(fā)動(dòng)機(jī)

設(shè)立在卡納維拉爾角的藍(lán)色起源新工廠

有貝佐斯的持續(xù)巨額投資，財(cái)大氣粗的藍(lán)色起源公司在火箭研制和指標(biāo)上相當(dāng)高大上。11月7日藍(lán)色起源公司的斯科特·亨德森在美國(guó)空軍第45聯(lián)隊(duì)做了公司前景展望報(bào)告，提到了藍(lán)色起源未來的發(fā)展計(jì)劃。

斯科特稱，雖然BE-4發(fā)動(dòng)機(jī)室壓只有13.4兆帕，不算太高，但它繼承了藍(lán)色起源公司發(fā)動(dòng)機(jī)一貫的高節(jié)流特色，推力可以在20%到100%之間調(diào)節(jié)。這樣的節(jié)流能力已經(jīng)超過了太空探索技術(shù)公司以高節(jié)流著稱的梅林（Merlin）發(fā)動(dòng)機(jī)，更別說俄羅斯的RD-180發(fā)動(dòng)機(jī)了。藍(lán)色起源公司的新格倫火箭要實(shí)現(xiàn)垂直降落， BE-4發(fā)動(dòng)機(jī)的高節(jié)流能力貢獻(xiàn)很大。值得一提的是，斯科特表示，BE-4發(fā)動(dòng)機(jī)無需使用專門提純的甲烷，而是直接使用商用液化天燃?xì)?，這將極大的降低燃料成本。

為何會(huì)計(jì)較高純甲烷和液化天然氣這點(diǎn)成本差距呢？當(dāng)然是重復(fù)使用的需求了（重復(fù)使用方案中，燃料成本在總發(fā)射成本中占比將大大增加）。新格倫火箭還未正式問世就已經(jīng)有了6次發(fā)射合同，但斯科特表示未來只會(huì)生產(chǎn)3-4枚新格倫火箭的第一級(jí)，將來要靠重復(fù)使用第一級(jí)來滿足多次的發(fā)射需求，每個(gè)第一級(jí)重復(fù)使用至少100次，這實(shí)在是駭人聽聞。既然新格倫火箭從一開始就給自己設(shè)定了高復(fù)用標(biāo)準(zhǔn)，那么燃料上的成本差距自然也就需要認(rèn)真考慮了。

藍(lán)色起源公司還在卡納維拉爾角改建LC36發(fā)射工位，并在附近興建新格倫火箭制造工廠和發(fā)動(dòng)機(jī)測(cè)試設(shè)施，當(dāng)然也少不了測(cè)控設(shè)施的建造。能夠如此“大興土木”還是因?yàn)楸澈笥幸粋€(gè)靠譜老板的支持。今年，貝佐斯已經(jīng)賣了近20億美元的亞馬遜股票，用于充實(shí)藍(lán)色起源公司的現(xiàn)金流。

藍(lán)色起源公司的設(shè)施也足以令同行垂涎：人們對(duì)太空探索技術(shù)公司獵鷹九號(hào)火箭海上降落的回收平臺(tái)肯定有深刻印象，但這兩個(gè)擁有相當(dāng)有趣名字的平臺(tái)，與藍(lán)色起源公司將于明年亮相卡納維拉爾角港口的萬噸級(jí)貨輪改裝而來的大型海上回收平臺(tái)相比，就是小巫見大巫。

新格倫火箭第一級(jí)在大型海上回收平臺(tái)上降落的效果圖

太空探索技術(shù)公司進(jìn)行的海上回收。

藍(lán)色起源公司的卡角工廠還將擁有全世界最大的攪拌摩擦焊焊機(jī)，連NASA的SLS火箭所用的焊機(jī)都要甘拜下風(fēng)。藍(lán)色起源公司將火箭制造、測(cè)試、發(fā)射和測(cè)控的主要設(shè)施都布置在卡納維拉爾角，緊湊的綜合布局也節(jié)省了周轉(zhuǎn)周期與效率，有助于進(jìn)一步降低成本。

小步慢跑VS一步到位

藍(lán)色起源公司的新格倫火箭暫定在2020年進(jìn)行首次發(fā)射，這將對(duì)太空探索技術(shù)公司造成巨大的競(jìng)爭(zhēng)壓力。貝佐斯和馬斯克這兩位億萬富翁的航天競(jìng)賽還剛剛開始，不過他們的風(fēng)格截然不同。

馬斯克的荷包遠(yuǎn)沒有貝佐斯豐厚，太空探索技術(shù)公司仍處于忙于賺錢生存的狀態(tài)。馬斯克的風(fēng)格是我們熟悉的“小步快跑”，當(dāng)年30噸級(jí)的梅林一號(hào)發(fā)動(dòng)機(jī)和獵鷹一號(hào)火箭就把他的錢折騰得夠嗆，三次發(fā)射失敗后幾乎走在破產(chǎn)邊緣，幸好第四次發(fā)射成功，迅速打開了局面。馬斯克的公司精于迭代式快速改進(jìn)更新和提高，這一點(diǎn)在獵鷹九號(hào)火箭上表現(xiàn)得特別明顯：

獵鷹九號(hào)最開始使用梅林一號(hào)C發(fā)動(dòng)機(jī)，沒有復(fù)用能力，近地軌道運(yùn)力10噸，同步轉(zhuǎn)移軌道運(yùn)力4.5噸；隨后獵鷹九號(hào)V1.1使用梅林一號(hào)D發(fā)動(dòng)機(jī)，并開始一級(jí)回收試驗(yàn)，運(yùn)力也提高到13/4.8噸；獵鷹九號(hào)成熟后該公司又推出了大改的V1.1FT型號(hào)，運(yùn)力提高到22.8/8.3噸，并在首次發(fā)射中實(shí)現(xiàn)了陸上垂直降落回收。彼時(shí)，雖然馬斯克不時(shí)提到100次復(fù)用的憧憬，但他們對(duì)回收能做到什么程度，能復(fù)用幾次可以說并沒有多少信心。即使到了今天，一共19次火箭一級(jí)回收成功，但也只認(rèn)為能復(fù)用2-3次，未來最新的Block5型號(hào)獵鷹九號(hào)火箭，復(fù)用指標(biāo)也只是12次而已。至于100次甚至1000次的重復(fù)復(fù)用，仍是一個(gè)遙遠(yuǎn)的奮斗目標(biāo)。

而貝佐斯作為這個(gè)世界上最有錢的人之一（今年曾短暫登上全球富豪榜榜首），他的藍(lán)色起源公司“不差錢”，走的是“一步到位”的高大上路線。新格倫火箭直徑7米、長(zhǎng)度80多米，同步轉(zhuǎn)移軌道運(yùn)力達(dá)到13噸，研制費(fèi)用25億美元，全是貝佐斯自己掏錢。

新格倫火箭發(fā)射回收示意繪畫作品

BE-4發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行熱點(diǎn)火

新格倫火箭要一步到位地實(shí)現(xiàn)復(fù)用100次的目標(biāo)，即使打二折也要重復(fù)使用20次，比馬斯克2013年開始小步快跑了5年達(dá)到的獵鷹九號(hào)Block 5還要多。要知道在新格倫之前，藍(lán)色起源研制的火箭只有新謝潑德，它只是一種10多米高度的亞軌道小火箭而已，這樣的技術(shù)跨度不能說不大。

藍(lán)色起源公司的火箭發(fā)動(dòng)機(jī)研制跨度也很大，BE-2還只是一種約14噸推力的雙氧水/煤油發(fā)動(dòng)機(jī)，BE-3就是一種約50噸推力的液氧液氫發(fā)動(dòng)機(jī)，BE-4更是躍進(jìn)到250噸推力的高壓補(bǔ)燃液氧甲烷發(fā)動(dòng)機(jī)。BE-3在新謝潑德上試驗(yàn)表現(xiàn)相當(dāng)出色，BE-4剛剛進(jìn)行了首次熱點(diǎn)火，看起來他們不僅有個(gè)土豪老板，技術(shù)團(tuán)隊(duì)也相當(dāng)精干強(qiáng)力，期待這群“瘋子和天才”能在新格倫火箭上繼續(xù)逆天！

馬斯克和貝佐斯，這兩位億萬富翁各有自己的商業(yè)航天公司，雖然身家的不同帶來了不同的發(fā)展策略，但最多3年后他們就將同場(chǎng)競(jìng)技，共同推動(dòng)世界商業(yè)航天發(fā)射市場(chǎng)的迅速發(fā)展。我們作為旁觀者，通過對(duì)比他們策略不同、分析得失利弊，相信對(duì)中國(guó)商業(yè)航天的發(fā)展，是有借鑒價(jià)值的。