據(jù)外媒報道，可重復(fù)使用火箭的概念終于在2020年成為主流。隨著時間的進展，SpaceX的發(fā)射客戶顯然已經(jīng)對使用過的，或者說 "經(jīng)過飛行驗證 "的獵鷹9號火箭第一級進行飛行變得更加有信心。其中一家商業(yè)客戶Sirius在12月用獵鷹9號助推器的第七次飛行中發(fā)射了其XM-7衛(wèi)星。

此外，上個月，美國國家偵察局在獵鷹9號第一級的第五次飛行中發(fā)射了其NROL-108任務(wù)，這是第一個用可重復(fù)使用的助推器飛行的國家安全有效載荷。

美國宇航局(NASA)也同意，未來前往國際空間站的乘員任務(wù)--從2021年春季的Crew-2太空飛行開始，將使用可重復(fù)使用的獵鷹9號火箭執(zhí)行任務(wù)。而美國太空軍表示，未來也將用二手助推器發(fā)射其GPS III衛(wèi)星。這些都是美國價值最高的任務(wù)之一。

另一個重要步驟是美國第二家發(fā)射公司Rocket Lab開始展示火箭再利用。該公司在整個2020年都在試驗如何在重返地球大氣層時保護其Electron第一級的返回。然后，它在11月首次回收了助推器。

“當(dāng)我們回顧2020年時，我們會說今年是一個分水嶺，”航空航天公司發(fā)射和企業(yè)運營副總裁Randy Kendall在接受采訪時說。“商業(yè)、民用和國家安全任務(wù)都已經(jīng)發(fā)出信號，打算用之前飛過的火箭飛行他們最珍貴的有效載荷。”

NASA在可重復(fù)使用的空間飛行方面的開創(chuàng)性工作值得稱贊。航天飛機是世界上第一個部分可重復(fù)使用的發(fā)射系統(tǒng)，其軌道器和固體火箭助推器在經(jīng)過重大翻新后能夠進行多次飛行。但它并不便宜--對航天飛機在該計劃生命周期內(nèi)的最佳獨立估計是每次發(fā)射的成本約為15億美元。

20世紀(jì)90年代，NASA資助了“三角洲快艇”(Delta Clipper)計劃，以測試垂直起飛和垂直降落。最終，它將從新墨西哥州的白沙導(dǎo)彈靶場發(fā)射可重復(fù)使用的DC-X飛行器12次，最大高度達到3公里。該計劃在1996年發(fā)生事故后，由于缺乏資金而被取消。

憑借獵鷹9號火箭，SpaceX發(fā)揚了火箭垂直發(fā)射和降落的概念。而從航天飛機上，SpaceX了解到，僅僅制造一個可重復(fù)使用的火箭是不夠的。運載火箭還必須是可以快速重復(fù)使用的，而且成本要低。SpaceX正在實現(xiàn)這一目標(biāo)，因為它已經(jīng)將使用獵鷹9號核心的周轉(zhuǎn)時間縮短到了兩個月以內(nèi)。而雖然獵鷹9號比航天飛機更小，能力更差，但其每次任務(wù)成本大大低于5000萬美元，即航天飛機飛行成本的3%。

“在這個行業(yè)工作了一段時間的人一直在關(guān)注這個問題，并希望一段時間內(nèi)它會發(fā)生，然后突然間你有一個臨界點，”Kendall說。“毫無疑問，物理學(xué)可以被征服，這是一個能否征服經(jīng)濟學(xué)的問題。在未來，我認(rèn)為大多數(shù)公司都會有一些元素重用。我所接觸的每個人都在考慮這個問題。歐洲人、中國人和俄羅斯人在未來十年內(nèi)都有重用的計劃。”

自2015年12月SpaceX公司成功回收獵鷹9號火箭助推器以來，至今已有5年時間。自那時以來，該公司又返回了大約70枚火箭，并49次重新飛行助推器。同期，SpaceX的主要競爭對手聯(lián)合發(fā)射聯(lián)盟(United Launch Alliance)已經(jīng)飛行了26次其一次性Atlas V火箭。

“我們試飛的助推器比Atlas V過去五年里飛行總數(shù)還要多。”SpaceX公司總裁兼首席運營官格溫恩-肖特維爾說。隨著回收的獵鷹9號 第一級頻繁飛行，并以100%的成功率完成了主要任務(wù)，SpaceX的客戶及其保險公司對該火箭產(chǎn)生了信心。

“我們正在證明我們演示的東西，”肖特維爾說。“在商業(yè)方面，保險界對此做出了適當(dāng)?shù)幕貞?yīng)。并沒有因為飛行證明而需要支付保費。我記得做第一次簡報時，對保險公司說：'聽著，你們會希望人們使用經(jīng)過飛行證明的火箭。你們會發(fā)現(xiàn)，當(dāng)你已經(jīng)使用那枚回收火箭時，發(fā)射會更容易。你你可以在第一次飛行中解決問題。”

通過投資再利用，SpaceX不僅能夠大幅降低每次發(fā)射的成本，還在其位于加州霍桑的主工廠騰出了大量的工廠空間，因為它不再需要為每次飛行制造9個新的梅林發(fā)動機和助推器。

“這很好，獵鷹9號不必在一年內(nèi)達到40個核心，因為我們正試圖弄清楚工廠的布局來做到這一點，”肖特維爾說。“而助推器生產(chǎn)顯然需要大量的空間。不用在一年內(nèi)制造40個助推器對公司靈活處理和做其他項目的工作的能力是非常有幫助的，這一點毫無疑問。我們把一些獵鷹火箭團隊員工轉(zhuǎn)移到了龍飛船項目上。當(dāng)然，我們也會把一些獵鷹和龍飛船項目的人調(diào)到星際飛船項目中。”

Rocket Lab也在尋求通過重復(fù)使用來提高生產(chǎn)能力。Rocket Lab聯(lián)合創(chuàng)始人彼得-貝克說，通過重復(fù)使用一次助推器，公司可以將生產(chǎn)能力提高一倍，以滿足客戶需求。

貝克說，他最初對重復(fù)使用持懷疑態(tài)度，尤其是對小型軌道火箭。當(dāng)Rocket Lab在近十年前首次開始研發(fā)Electron火箭時，SpaceX還沒有成功回收獵鷹9號火箭。事實上，當(dāng)SpaceX制造其第一枚火箭時，體積更小的獵鷹1號就曾被嘗試重新使用。但SpaceX從未接近成功地將完整的獵鷹1號火箭助推器從海洋中打撈出來。

直到2017年和2018年，隨著Electron開始飛行，貝克研究了飛行數(shù)據(jù)，他才開始相信他的火箭可以安全地帶回地球?，F(xiàn)在，在完成了一些初步測試并計劃在2021年進行更多的回收之后，貝克已經(jīng)成為了一個皈依者。

“如果Rocket Lab建造了一個新的助推器，從根本上說，它將從第一天開始就可以重復(fù)使用，”他說。“當(dāng)我看到現(xiàn)在正在開發(fā)的新助推器不能重復(fù)使用時，我真的很驚訝。”

關(guān)鍵詞： 可重復(fù)使用運載火箭