AutoR智驾 2020-08-06 12:00
在SpaceX开启私人太空产业身后,还有这不可低估的五大对手
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中美两国在太空探索领域向民营资本开放正收获硕果,一个走向太空的私人产业正在迅速走来。
两天来,SpaceX成为第一家成功将人类送入轨道并安全返回太空的美国私人公司正在被世界各地的马斯克迷们传颂。



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今天SpaceX的全尺寸星际原型机SNS成功进行了150米低空起飞。


马斯克的跨星际物种梦想再进一步。

龙飞船的成功返回开启了一个新纪元。

“我确实认为,这预示着太空飞行的新时代。我们要去月球,我们要在月球上建立基地,我们要派人去火星并使生活变得多行星,我认为这一天预示着太空探索的新纪元。”马斯克在NASA为Behnken和Hurley两位宇航员举行的欢迎仪式上说。

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不过更激动的显然是NASA局长Bridenstine,他在新闻发布会上说:“今天是一次伟大的胜利,但这仅仅是个开始,我们正在进入人类太空飞行的新时代,NASA不再是所有硬件的购买者,所有者,以及运营者,我们将称为一个客户,许多客户中的一员,这是一个非常大的,将人类送至近地轨道的商业市场。”

载人龙飞船的下一次载人任务Crew-1,预计将在今年9月下旬进行。

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*NASA局长和马斯克身后的就是4名Crew-1宇航员

未来,NASA计划每隔几个月就用SpaceX飞船将宇航员送入太空,每个座位的费用大约为5500万美元。

这次飞行之所以广受关注,皆因它是第一次由民营公司完成的飞船往返任务。

它意味着太空飞行不再需要以举国之力来实现,只要市场开放,民营资本一样可以改写人类的太空探索之旅。

在航天飞机退役之后,NASA借助民营公司的智慧实现了重返太空的目的,在今天世界各地为了马斯克的成功鼓掌之时,事实上NASA从来没有把宝押注在SpaceX一家身上。

美国媒体日前列出了SpaceX的五大竞争对手。它们三家是民营公司,两家是老牌企业,当然事实上他们也都是私人资本支撑的企业 。

对于SpaceX的介绍已经足够多,今天我们就来介绍这五家同样光环满满的科技飞行公司。

他们将开辟一个想像力巨大的私人太空产业。

媒体罗列的SpaceX的这五大竞争对手,客观上毋宁称之为NASA的PLAN B计划,只是SpaceX在各个方面显得更为成功一些。

在过去多年中,SpaceX开发龙飞船,NASA已经向SpaceX支付了31亿美元,用于航天器的开发,以及此前6次的发射任务。

但除了SpaceX之外,波音公司也获得了来自NASA的48亿美元,用于开发一个名为Starliner的飞行器,然而去年12月,这个飞行器的试飞以失败告终,但这个项目也并未因失败而放弃依然在开发之中。

波音公司正是SpaceX的长期对手之一,其他四个分别是亚马逊创始人Jeff Bezos打造的蓝色起源(Blue Origin)、创立于新西兰的火箭实验室、全球最大的武器制造商和军事技术提供商之一诺斯罗普·格鲁曼公司(Northrop Grumman)和由波音和洛克希德·马丁公司共同创立的联合发射联盟(ULA)。

其中联合发射联盟被称为SpaceX的最大对手。

不过这五家公司之间也并非纯粹的零和竞争关系而是彼此竞争同时也会合作,他们是NASA打造的一支分散风险的国家队。

下面我们就来介绍一下这五家公司和他们各自的太空计划。

我们首先来介绍蓝色起源(Blue Origin)。
 
蓝色起源:不差钱,已成美国登月国家队核心
 
这是与SpaceX在气质上最为接受的太空探索公司,马斯克与Jeff Bezos二人也经常在社交媒体互怼。

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不过蓝色起源尚未向太空发射任何东西(或任何人),但蓝色起源仍将是SpaceX的主要竞争对手之一,无它,不差钱,Jeff Bezos是世界首富,同时离婚也未影响他对蓝色起源的绝对控制。

蓝色起源广为人知是他也在研发自己的可重复使用火箭,同时蓝色起源也肩负着美国人重返月球的计划。

蓝色起源可重复使用的火箭,叫新谢泼德(New Shepard)。可以在亚轨道太空飞行。未来它将提供11分钟的亚太空旅行。


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新谢泼德是以第一个进入太空的美国宇航员艾伦·谢泼德(Alan Shepard)的名字来命名的,这一火箭旨在将宇航员和研究有效载荷越过卡尔曼线(国际公认的太空边界)。

也就是进入亚太空,严格地说它是一个商业项目,是面向普通人想尝试失重和亚太空飞行的收费项目。


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其官方网站上的广告词是这样写的:


“坐在一个可容纳6人的太空舱中的60英尺高的火箭上,您将倾听倒数计时,然后感觉到引擎在燃烧着升起并在大气层中轰鸣。加速度超过3马赫,承受的重力等于地球引力的三倍,您将把自己视为达到这种速度并进入太空的少数人之一。然后,当太空舱的降落伞展开以平稳地降落在西德克萨斯州沙漠中时,您将返回地球。”



这一项目向所有对未知好奇的有钱人开放。


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*另一款可重复使用的新格伦火箭
 
不过蓝色起源更让人激动的项目是其名为蓝月亮的登月着陆器。

蓝月亮是一种灵活的着陆器,可向月球表面输送各种各样的小型、中型和大型有效载荷。无论是货物还是机组人员,提供精确和软着陆的能力将使人类在月球上的降落变成习以为常。

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*蓝月亮着陆器

目前蓝色起源正在与SpaceX的其他竞争对手洛克希德·马丁(Lockheed Martin)和诺斯·鲁普·格鲁蒙德(Northrup Grummond)一起为NASA的Artemis任务开发人类着陆系统,以使美国人重返月球。

这一被称为美国登月的国家队正在开发Artemis人类着陆系统。

这名字是不是有点熟悉?与奥迪怼特斯拉的神秘开发小组是一个名字。(详见《神秘的奥迪“Artemis ”项目与大众集团“T小组”:挫败特斯拉》)

NASA的Artemis计划最现实的目标是在2024年之前将第一名女性和第二名男性送上月球,让美国人重返月球表面,为商业开发月球,并建造通往火星的道路。
为了实现这一目标,NASA发出了一项工业征集书,要求开发Artemis项目的核心系统——人类着陆系统(HLS)。

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*探月之旅

最终NASA整合了四家公司组成登月国家队,国家队由“蓝色起源”,洛克希德·马丁,诺斯罗普·格鲁曼和德雷珀组成。四方共同为NASA的Artemis计划开发一种人类着陆系统,以使美国人在2024年之前返回月球表面。团队在人类太空飞行系统,运载火箭,推进器,轨道物流,深空任务,星际导航和行星着陆。我们丰富的经验使NASA能够独特地执行Artemis计划。


蓝色起源作为总承包商,负责计划管理,系统工程,安全和任务保证以及任务工程和运营;并开发登月着陆器。


洛克希德·马丁公司(Lockheed Martin)开发了可重复使用的降落运载工具,并领导机组人员的飞行操作和培训。


诺斯罗普·格鲁曼公司(Northrop Grumman)开发了“转移元件”运载工具,该运载工具将着陆系统送入低月球轨道以进行最终下降。

 

德雷珀(Draper)领导下降指导并提供飞行电子设备。 



蓝色起源的降落系统是基于Blue Moon着陆器和BE-7发动机开发的,该发动机已经开发了有几年时间。

 当前这一计划进展如何呢?官方的说法是已为人类重返月球做好了准备。 

不过蓝色起源的可重复火箭亚太空飞行项目计划是2021年发射。

从测试火箭到2024年完成登月,时间还是很紧的。
 
火箭实验室:杜绝太空垃圾的可重复使用火箭
 
火箭实验室成立于2006年,是一家新西兰公司,主要目标是制造低成本,可重复使用的火箭,用于将小型卫星和立方体卫星送入轨道。




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他们已经成功发射了11次电子火箭。不过在今年7月4日的一次发射任务中因火箭失控损失了六颗人造卫星,这对其财务状况是一次不小的打击,这是公司设立以来第13次发射失败。

Rocket Lab在新西兰现有生产设施的照片。、.jpg

不过,它的新的发射任务将在8月继续。

火箭实验室在发射卫星业务上的独特性体现在其成本小,不产生太空轨道碎片,可以大大减少太空垃圾。

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火箭实验室设计了一个名为Kick Stage的平台,其目的是将小型卫星送入精确轨道,然后再使火箭自身脱离轨道,将火箭的所有部分都留在太空中。

Rocket Lab在新西兰现有生产设施的照片。图片来源:火箭实验室。.jpg

Kick Stage由物理学家和化学家玛丽·居里的名字命名,它是一个灵巧但功能强大的额外平台,旨在使有效载荷轨道圆形化。

它采用冷气反应控制系统来精确地指向自己,并将卫星部署到独立但高度精确的轨道上,并且还避免了在部署过程中与其他航天器接触碰撞的风险。 

完成任务后,Kick Stage可以重新定向自身,并最后一次点燃居里引擎,以执行脱轨机动。使火箭能够重新进入大气层并燃烧殆尽。这样每次发射,太空中除了留下客户的卫星不会在轨道上留下任何太空垃圾。

当前火箭实验室也是美国NASA的供应商,是美国重返月球计划的核心成员。
 
到2021年,火箭实验室将为美国宇航局发射一枚CubeSat卫星进入月球轨道。
 
这NASA的Artemis计划的一部分,旨在投石问路。

火箭实验室将使用其开发的电子火箭和光子月球飞船,将NASA的Cislunar自主定位系统技术操作和导航实验(CAPSTONE)CubeSat发射到相应的月球轨道。

CAPSTONE的主要目的是测试和验证绕月球的近似直线光晕轨道的计算出的轨道稳定性,该轨道与为月球通道计划的轨道相同。

该通道是一个计划中的小型空间站,它将绕月球运行,为宇航员提供进入月球表面的通道。

它将为宇航员提供居住区,科学和研究实验室以及参观航天器的港口。CAPSTONE还将测试导航系统,该系统将在不依赖地面站的情况下测量其相对于NASA的“月球侦察轨道器”(LRO)的位置。

CAPSTONE是学习如何在此轨道上执行更强大的任务的第一步,它将为人类探索太阳系奠定基础。 



Rocket Lab目前的两个私人发射场一个在新西兰马希亚(Mahia),一个在美国Wallops岛。

诺斯罗普·格鲁曼公司:重型火箭OmegA的开发者

诺斯罗普·格鲁曼公司( Northrop Grumman)是美国全球航空航天和国防技术公司。它拥有90,000名员工,年收入超过300亿美元,是全球最大的武器制造商和军事技术提供商之一。

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它与美国国家航空航天局(NASA)和美国军方合作以支持和发射航天器已有很长的历史。

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*诺斯罗普·格鲁曼在导弹、激光武器方面的成就更为世人所知

不过从SpaceX的崛起来看,显然是为了激发诺斯罗普·格鲁曼公司的活力才引入了SpaceX、蓝色起源这样的后起之秀。

诺斯罗普·格鲁曼公司当前最核心的任务是研发自己的中型/重型起重火箭,名为OmegA,该火箭正在与Blue Origin,SpaceX和United Launch Alliance签署一份庞大的合同。

这支火箭的技术突破是如何抵抗各种幅身并降低制造运营成本。

太空辐射会烧焦电路,吞噬电子设备和存储数据,这是对在太空中运行或穿越太空的系统的最大威胁。

美国宇航局太空辐射实验室首席研究员亚当·鲁塞克(Adam Rusek)在纽约布鲁克海文国家实验室对OmegA电子设备进行辐射测试。.jpg
*美国宇航局太空辐射实验室首席研究员亚当·鲁塞克(Adam Rusek)在纽约布鲁克海文国家实验室对OmegA电子设备进行辐射测试。

但是,在充满辐射的环境中运行不超过12小时的火箭真的需要和在地球同步轨道上运行15年的卫星一样,需要同样昂贵的抗辐射飞行计算机吗?设计OmegA 火箭的诺斯罗普·格鲁曼公司的工程师决定找出答案。

当前这款火箭进行了广泛的辐射测试,OmegA团队确定它可以放弃昂贵的辐射硬化计算机。

“相反,我们将使用已经过测试和验证的COTS飞行计算机,它将正常运行,这为该计划和我们的客户节省了12:1的成本。”

简言之,OmegA火箭实现了载重能力和经济性的统一。
 
波音公司:Starliner宇宙飞船可载7人

波音公司历史悠久,但做为美国制造的象征从去年始一直为737Max复飞而绞尽脑汁。

但波音可不仅仅止于生产民航客机,上世纪曾帮助NASA建造国际空间站。


在太空探索方面,波音开发研制的Starliner宇宙飞船一直被各界认为可与SpaceX的龙飞船(Dragon)相媲美。



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不过稍显遗憾的是Starliner的无人驾驶试飞在2019年12月发生了错误,目前NASA正在对这一项目进行安全调查。这是波音遇到的最新打击。



12月20日从佛罗里达州卡纳维拉尔角的码头公园看到,一架ULA阿特拉斯V火箭上的波音CST-100 Starliner飞船在一次无螺旋轨道飞行测试中从卡纳维拉尔角空军基地40号发射场飞往国际空间站。 22.jpg
*2019年12月20日从佛罗里达州卡纳维拉尔角的码头公园看到,一架ULA阿特拉斯V火箭上的波音CST-100 Starliner飞船在一次无螺旋轨道飞行测试中从卡纳维拉尔角空军基地40号发射场飞往国际空间站。

Starliner可容纳7名乘客,也可以同时搭载乘员和货物执行低地球轨道的飞行任务。

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对于NASA往返国际空间站的任务,它可以携带多达4位机组人员。

Starliner具有创新的无焊缝结构,在六个月的周转时间内最多可重复使用10次。它还具有用于工作人员界面的无线互联网和平板电脑技术。

这次事故对于波音而言颇为严重,但分析人士说,事故是不幸的,但不是灾难性的。


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*波音研发的宇航服

尽管这可能会进一步推迟波音公司明年将美国宇航局宇航员带到空间站的计划,但目前这一事故并未危及人类生命,也没有显示出太空舱的安全性有问题。

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市场研究公司Teal Group的高级太空分析师说:“这不是必须回到图纸然后重新开始的事情。只是他们必须做出调整。”
 
联合发射联盟:发射140次成功率100%
 
联合发射联盟(ULA)一直被称为SpaceX的最大竞争对手,这是由波音和洛克希德·马丁公司共同创立的合资企业。


该公司的阿特拉斯(Atlas)和达美(Delta)火箭已完成135次发射。



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他们最新的重型火箭Vulcan 在可重复使用性方面可与SpaceX的Starship 媲美,并将于2021年初向月球发射,以交付新的月球着陆器。

在今年继中国发射火星探测项目之后,紧随而至的美国火星2020任务,美国宇航局的毅力号就是由联合发射联盟(ULA)的Atlas V火箭7月30在佛罗里达州卡纳维拉尔角空军基地发射升空的。

从1960年代开始,联合发射联盟及其火箭承担了每一次的美国火星飞行任务。

此次毅力号是联合发射联盟第20 次前往红色星球,也是其成功发射的第 85 枚Atlas V火箭。

Atlas V此前曾向火星发射过四次任务,包括2005年的火星侦察轨道飞行器,2011年的好奇号漫游车,2013年的MAVEN轨道飞行器和2018年的InSight着陆器。

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Atlas V是唯一通过核动力发射有效载荷的火箭。

541配置是Atlas V机队中最强大的火箭之一,具有四个固体火箭助推器,可提供最佳性能以精确执行各种任务类型。

这款Atlas V 541配置车辆包括5米有效载荷整流罩(PLF),高197英尺。用于此任务的阿特拉斯助推器由RD AMROSS RD-180发动机提供动力。

迄今为止,ULA已发射140次,任务成功率100%。

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联合发射联盟被称为世界上经验最丰富,最可靠的发射服务提供商。

显然它是真正的美国国家队成员。

从这几家公司来看,美国SpaceX的成功离不开这些同样在进步的伙伴。他们一同组成了美国强大的太空探索能力。

而这背后是NASA主动向民营后起之秀敞开了大门。

马斯克创立的特斯拉成功地推动了中国新造车运动的兴起,同样SpaceX也激发了我国火箭和卫星领域的开放。

2014年1月2日注册的翎客航天技术有限公司是中国第一家民营火箭企业。随后出现了共七家火箭发射公司,其中有六家的地址离中国运载火箭技术研究院附近。

2019年北京未来宇航空间技术研究院公布的《2018中国商业航天产业投资报告》显示,截至2018年年底,国内已注册的商业航天领域公司有141家,其中民营航天企业123家,占比87.2%。其中,卫星制造企业36家,卫星发射企业22家,卫星运营企业39家,卫星应用企业44家。


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2018年中国商业航天领域年度投融资总额达35.71亿元,主要集中在卫星应用和发射领域。至少发生的36笔投融资交易中,29笔发生在北京。

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2018年中国航天共执行39次发射任务,发射航天器105个,在这39次发射任务中,与商业行为相关的发射约13次,并成功将36颗卫星送入太空。根据目前已公开的卫星星座计划,《报告》预计,到2025年前我国将发射约3100颗商业卫星,我国商业卫星制造产业的年均市场规模将达到136亿元,商业卫星发射年均市场规模将达到170亿元。

这样的竞争对于人类探索太空无疑是有积极意义的。


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