艾倫·馬斯克1971年生在南非,10歲開(kāi)始自學(xué)編程,12歲時(shí)靠編寫(xiě)一個(gè)太空小游戲賺了500美元。從1992年開(kāi)始,馬斯克先后輾轉(zhuǎn)在在加拿大皇后大學(xué)、美國(guó)賓夕法尼亞大學(xué)和斯坦福大學(xué)間。獲得了商學(xué)和物理學(xué)學(xué)位。青年時(shí)代,馬斯克就對(duì)自己的事業(yè) 發(fā)展有了明確方向:互聯(lián)網(wǎng)、清潔能源、以及太空。
1998年,馬斯克合伙創(chuàng)辦了一個(gè)在線支付網(wǎng)站X.com,這個(gè)網(wǎng)站后來(lái)發(fā)展成了全球用戶數(shù)量最大的在線支付平臺(tái)PayPal 。2002年10月,eBay出資15億美元收購(gòu)了PayPal。使馬斯克一躍成為互聯(lián)網(wǎng)商界的又一個(gè)億萬(wàn)富翁。現(xiàn)在馬斯克有錢了,可以按自己的意愿去做很多事情,比如進(jìn)軍太空。
必須在此說(shuō)明一下美國(guó)航天市場(chǎng)的大背景:當(dāng)時(shí)的美國(guó)太空發(fā)射,被波音和洛馬兩大巨頭共組的“太空發(fā)射聯(lián)盟”所壟斷。聯(lián)盟主要向美國(guó)政府提供德?tīng)査陀钪嫔駜蓚€(gè)火箭系列。圖為洛馬公司的宇宙神5火箭
這種一家獨(dú)大的格局缺點(diǎn)很明顯:發(fā)射費(fèi)用高昂,單次發(fā)射平均報(bào)價(jià)高達(dá)4億美元。聯(lián)盟反正也不愁沒(méi)生意——有大把美國(guó)軍方衛(wèi)星不可能交給外國(guó)人射。壟斷的結(jié)果就是美國(guó)的太空發(fā)射基本喪失了國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力。圖為波音的德?tīng)査?重型版火箭
2002年6月,馬斯克出資1億美元?jiǎng)?chuàng)立SpaceX。馬斯克認(rèn)為航天發(fā)射的價(jià)格高昂很大一部分成本是被龐大的行政機(jī)構(gòu)所吞噬。所以 SpaceX的目標(biāo)從一開(kāi)始就定位為提供低成本的發(fā)射服務(wù)。
航天發(fā)射,長(zhǎng)期以來(lái)給外界尖端神秘的感覺(jué)。但實(shí)際上,從1926年戈達(dá)德測(cè)試人類第一枚現(xiàn)代火箭至今,這門技術(shù)早已不再神秘,材料學(xué)的進(jìn)步也使很多前人困擾的技術(shù)門檻可以被普通人輕易跨過(guò)。互聯(lián)網(wǎng)上也能免費(fèi)獲得很多過(guò)去保密的設(shè)計(jì)圖紙。如今 SpaceX要做的就是用成熟的技術(shù)打造出市場(chǎng)上價(jià)格最低廉的商用航天器。
SpaceX的發(fā)展獲得了美國(guó)政府大力扶持。軍方和NASA對(duì)于對(duì)太空發(fā)射聯(lián)盟的肆意提價(jià)行為積怨已久。SpaceX的主力發(fā)動(dòng)機(jī)默林1系列技術(shù)源自阿波羅登月時(shí)代的指令艙主引擎,NASA向其開(kāi)放了技術(shù)。該發(fā)動(dòng)機(jī)使用無(wú)毒無(wú)害、貯存方便的煤油燃料,技術(shù)成熟,簡(jiǎn)單可靠。
SpaceX的處女作是獵鷹1號(hào)火箭。它是一枚小型二級(jí)火箭,第一級(jí)裝一臺(tái)默林1A。以2006年的幣值,獵鷹1號(hào)每次發(fā)射只需670萬(wàn)美元 ,這已經(jīng)是個(gè)很低的價(jià)格。
首枚獵鷹1號(hào)的發(fā)射算不上順利,2005年9月12日最初的發(fā)射因火箭著火取消,之后經(jīng)歷了一再的延期。一直等到2006年3月24日,獵 鷹1號(hào)才首次發(fā)射。但結(jié)果卻是升空25秒后火箭損毀,發(fā)射失敗。
獵鷹1號(hào)的首射失敗只是個(gè)開(kāi)端。一直到2008年8月,SpaceX的前三枚火箭發(fā)射全部都失敗了。但2008年9月,獵鷹1號(hào)終于時(shí)來(lái)運(yùn)轉(zhuǎn) ,成功升上太空。這也令SpaceX成為首個(gè)成功發(fā)射運(yùn)載火箭的私營(yíng)企業(yè)。
酬載僅有幾百公斤的獵鷹1號(hào)完全不能滿足馬斯克的胃口,他的目標(biāo)就是與波音、洛馬這些航天巨頭競(jìng)爭(zhēng)。獵鷹1號(hào)成功后,SpaceX拿 出了他們真正的王牌:獵鷹9號(hào)運(yùn)載火箭。
獵鷹9使用3.66米直徑的箭體,為了以最小成本實(shí)現(xiàn)推力的增大,SpaceX給獵鷹9號(hào)第一級(jí)安裝了9臺(tái)改進(jìn)后的默林1C發(fā)動(dòng)機(jī)——這一 點(diǎn)上借鑒了蘇聯(lián)人的聯(lián)盟系列火箭,他們的第一級(jí)上裝有20臺(tái)小型但可靠的發(fā)動(dòng)機(jī)。火箭允許在一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)失效的情況下繼續(xù)發(fā)射。
SpaceX在獵鷹9號(hào)上還大膽使用了輕質(zhì)鋁鋰合金、攪拌摩擦焊接、旋轉(zhuǎn)成型等先進(jìn)技術(shù)。大幅降低了火箭的結(jié)構(gòu)質(zhì)量。也就是說(shuō),獵鷹 9號(hào)比它的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手們有更多燃料是用在運(yùn)送貨物的“正事兒”上。專家常說(shuō),航天發(fā)射動(dòng)輒幾千美元一公斤,所以每一克重量能省則 省。
獵鷹9號(hào)的近地軌道最大運(yùn)力達(dá)到10.45噸,這個(gè)數(shù)字已經(jīng)超過(guò)了中國(guó)長(zhǎng)征2F的9.2噸。而費(fèi)用才是獵鷹9真正的殺手锏:?jiǎn)未伟l(fā)射費(fèi)用 約3500萬(wàn)美元,報(bào)價(jià)約在5000萬(wàn)美元;這個(gè)數(shù)字比原本“白菜價(jià)”的中國(guó)長(zhǎng)征火箭的6000萬(wàn)美元還低。而且,為了進(jìn)一步降低成本, 獵鷹9號(hào)兩級(jí)都配備了降落傘用于回收箭體。
研究發(fā)現(xiàn)傘降回收燃盡火箭效果并不理想,為了提高火箭的重復(fù)使用率,SpaceX在研發(fā)獵鷹9號(hào)的同時(shí)平行開(kāi)展了名為“草蜢”的可重 復(fù)使用火箭研究項(xiàng)目。這項(xiàng)研究旨在讓火箭具備自行垂直返回地面的能力。
2008年12月底,第一枚獵鷹9號(hào)火箭完成總裝。翌年1月,這顆裝備5.2米大型整流罩的火箭矗立在了卡納維拉爾角SLC-40工位,不過(guò) 幾天后,火箭因故障被撤下發(fā)射架。
被寄予厚望的獵鷹9號(hào)于2010年6月5日首次升空,這次發(fā)射只攜帶了一個(gè)模擬載荷。這次發(fā)射取得了圓滿成功。獵鷹9號(hào)的成功為 SpaceX邁向下一個(gè)目標(biāo)奠定了基礎(chǔ)。現(xiàn)在,SpaceX手里終于有了一把能挑戰(zhàn)航天巨頭們的利劍。
美國(guó)的航天飛機(jī)擁有無(wú)與倫比的運(yùn)力,雖然這種航天器的設(shè)計(jì)初衷是大幅降低太空發(fā)射的成本,但實(shí)際的使用表明那只是個(gè)美好的幻想 。這種龐然大物每次發(fā)射費(fèi)用達(dá)到5億美元。在哥倫比亞號(hào)的悲劇后,美國(guó)確定了退役航天飛機(jī)的日程。問(wèn)題出現(xiàn)了:在航天飛機(jī)之后 ,誰(shuí)來(lái)接承擔(dān)送美國(guó)宇航員和物資上天的重任?
俄羅斯有成熟廉價(jià)的聯(lián)盟號(hào)火箭和聯(lián)盟、進(jìn)步系列飛船,至少能保證在幾年內(nèi)國(guó)際空間站的宇航員們不會(huì)無(wú)“船”可用。但堂堂美國(guó)指 望依靠外國(guó)飛船無(wú)論從哪一點(diǎn)都無(wú)法接受。
小布什政府時(shí)代曾啟動(dòng)了內(nèi)容龐大旨在重返月球的“星座”計(jì)劃,其中涵蓋了新一代空間站補(bǔ)給飛船項(xiàng)目。不過(guò)為星座計(jì)劃進(jìn)展緩慢且 持續(xù)超支,為其研制的獵戶座飛船短時(shí)間內(nèi)也服役無(wú)望。2010年初,奧巴馬出于多種原因宣布擱置該計(jì)劃。
取代獵戶座飛船的是名為商業(yè)軌道運(yùn)輸系統(tǒng)(COTS)項(xiàng)目。這一工程旨在向新型私企招標(biāo)發(fā)展廉價(jià)的天地往返運(yùn)輸飛船,用于地球和 國(guó)際空間站之間的聯(lián)絡(luò)。在這種背景下,SpaceX的天龍?zhí)栵w船應(yīng)運(yùn)而生。
天龍?zhí)栵w船的外形是一個(gè)傳統(tǒng)的鈍錐形彈道膠囊與一個(gè)鼻錐形帽設(shè)計(jì)。貨艙設(shè)計(jì)中規(guī)中矩:擁有超過(guò)10立方米的儲(chǔ)物空間,發(fā)射時(shí)可 攜帶6噸載荷,返回時(shí)也可容納3噸。不過(guò)這已經(jīng)比沒(méi)有下行能力的俄羅斯進(jìn)步號(hào)要強(qiáng)了。
天龍?zhí)柵鋫淞诉呴L(zhǎng)達(dá)1.27米的巨大正方形CBM式對(duì)接艙口,面積三倍于俄式對(duì)接口。它依靠國(guó)際空間站的機(jī)械臂抓取完成最終對(duì)接, 這樣也大大降低了研制對(duì)接系統(tǒng)的難度。
天龍?zhí)杺?cè)面安裝18個(gè)Draco推進(jìn)器,在兩個(gè)推進(jìn)器失效時(shí)仍能正常飛行。飛船上安裝SpaceX自研的激光雷達(dá),用于對(duì)接階段的姿態(tài)控 制。
2010年12月8日,第二枚獵鷹9號(hào)火箭把第一艘天龍?zhí)栵w船成功送上太空,并在繞地球軌道兩圈后安全濺落,SpaceX由此成為世界上首 個(gè)把宇宙飛船送上軌道的私人公司。
2012年5月22日凌晨,在經(jīng)歷多次延期后,獵鷹9號(hào)火箭成功發(fā)射升空,把天龍?zhí)栵w船送到預(yù)定軌道,這個(gè)飛船裝有1000磅的物資,將 運(yùn)往國(guó)際空間站,執(zhí)行商業(yè)軌道運(yùn)輸?shù)氖状窝菔救蝿?wù)。
2012年5月25日,天龍?zhí)栵w船與國(guó)際空間站成功對(duì)接,成為有史以來(lái)首艘造訪空間站的商業(yè)飛船。
對(duì)于天龍?zhí)柕某晒Γ琋ASA局長(zhǎng)博爾登評(píng)論稱,“龍”飛船的成功標(biāo)志著“美國(guó)再次成為太空探索的領(lǐng)頭羊”,其重要性“怎么評(píng)價(jià)都 不為過(guò)”。
從2012年10月8日的第三次發(fā)射起,天龍?zhí)栠M(jìn)入實(shí)質(zhì)性的商用發(fā)射階段,開(kāi)始向國(guó)際空間站批量運(yùn)輸補(bǔ)給物資。
2008年底,NASA授予SpaceX總額達(dá)16億美元發(fā)射合同,合同要求最低透過(guò)12航班運(yùn)送20000千克以上的貨物到國(guó)際空間站。同時(shí)還 可因應(yīng)各選項(xiàng)由16億美元增加至最高31億美元。
SpaceX的領(lǐng)先幅度如此巨大,以至于它的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手們的作品都還沒(méi)有一個(gè)經(jīng)過(guò)實(shí)際測(cè)試。目前位居第二的軌道科技公司“天鵝座”飛 船最快也要今年下半年才能進(jìn)行首次發(fā)射。
在天龍?zhí)栘涍\(yùn)飛船高歌猛進(jìn)的同時(shí),SpaceX并沒(méi)有忘記載人航天運(yùn)輸這塊市場(chǎng)。載人型天龍?zhí)栐O(shè)計(jì)構(gòu)想當(dāng)年與貨運(yùn)型一同公開(kāi), NASA在COTS后,還有天地人員擺渡飛船的招標(biāo),這正是SpaceX的目標(biāo)。
載人型天龍?zhí)柕膶?shí)體模型。它的外形與作為基礎(chǔ)的貨運(yùn)型沒(méi)有太大區(qū)別,指示增加了舷窗,SpaceX一如既往希望以最小的改動(dòng)實(shí)現(xiàn)壓 低成本的目標(biāo)。
NASA宇航員與SpaceX員工一同測(cè)試載人型天龍飛船模型的人機(jī)工效。這架小飛船可以容納7人——和航天飛機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)載員數(shù)量相同, 這也是NASA定下的指標(biāo)。
當(dāng)年奧巴馬取消星座計(jì)劃,賭上美國(guó)航天未來(lái)的行動(dòng)收獲了成功,商業(yè)軌道發(fā)射取得了承包商、NASA和美國(guó)軍方的共贏。圖為2010年 ,奧巴馬在馬斯克陪同下參觀SpaceX的發(fā)射基地。
2011年愚人節(jié),SpaceX在官網(wǎng)上向全世界宣布將研制重型獵鷹運(yùn)載火箭。重型獵鷹第一級(jí)在獵鷹9號(hào)基礎(chǔ)上并聯(lián)三段同直徑構(gòu)型,近 地軌道運(yùn)力達(dá)到32噸,而報(bào)價(jià)僅有約1億美元——同級(jí)別的重型德?tīng)査?高達(dá)4億。這一性能將使SpaceX獲得同波音洛馬兩大巨頭正面 競(jìng)爭(zhēng)的能力,讓航天市場(chǎng)化的支持者無(wú)不為之振奮。
SpaceX的未來(lái)規(guī)劃還給人們展示了更宏偉的構(gòu)想:在重型獵鷹之后,還將有更大的作品,直至運(yùn)力高達(dá)140噸,體積媲美土星5號(hào)的獵 鷹XX。SpaceX的目標(biāo)很明確:重返月球,乃至送人類上火星。但是,未來(lái)真的會(huì)如此順利嗎?
事實(shí)上美國(guó)航天的歷史上并不是沒(méi)有出現(xiàn)過(guò)類似SpaceX的“攪局者”:20世紀(jì)80年代,軌道科學(xué)公司曾深受外界期待。但隨著時(shí)間的 推移,該公司最終也成為了“既得利益集團(tuán)”的一分子。圖為該公司的人馬座空射火箭發(fā)射。
處于成本考慮和技術(shù)上的保守,重型獵鷹的第一級(jí)使用了多達(dá)27臺(tái)默林1發(fā)動(dòng)機(jī),這個(gè)數(shù)字已經(jīng)僅次于前蘇聯(lián)的N1登月火箭——后者 由于設(shè)計(jì)的不穩(wěn)定在僅有的4次試射中全部以失敗告終。過(guò)多的發(fā)動(dòng)機(jī)只會(huì)徒增火箭的重量并提高危險(xiǎn)系數(shù)。
SpaceX并不是沒(méi)有認(rèn)識(shí)到這一點(diǎn),默林1系列的潛力已經(jīng)開(kāi)發(fā)殆盡,更大的默林2發(fā)動(dòng)機(jī)正在開(kāi)發(fā)之中。
上一個(gè)下一個(gè)
但是夢(mèng)想終歸是夢(mèng)想,造出的火箭需要有用戶,SpaceX是一家公司,有盈利壓力,不可能不計(jì)成本地投入殖民火星這類遙遠(yuǎn)又看不到 經(jīng)濟(jì)效益的豪賭中去。或許前不久那家荷蘭皮包公司的“殖民火星”事件,就是理想與現(xiàn)實(shí)的一個(gè)分界點(diǎn)。
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