航天飞机VS超级火箭 谁更降低火箭发射成本?

发射卫星、宇宙飞船、载人飞船等任务之所以耗资巨大,是因为运载火箭只能使用一次。

新浪科技讯 北京时间1月5日消息,发射卫星、宇宙飞船、载人飞船等任务之所以耗资巨大,是因为运载火箭只能使用一次。在将运载的货物送入轨道之后,运载火箭要么在大气层中燃烧分解,要么坠入海洋之中。

那么,我们能否对这些运载火箭进行重新利用呢?

工程师们已经在这一问题上研究了数十年,最后提出了两种主要的解决方案:使用航天飞机,或者超级火箭。

美国太空探索技术公司(SpaceX)研发了一款能够飞回发射基地的火箭,利用火箭引擎,垂直降落到地面上。

与此同时,英国公司Reaction Engines正在对一款名为Skylon的飞机展开研究。这是一款民用航天飞机,使用了该公司的涡轮喷气/火箭混合式发动机(SABRE“佩刀”发动机)。该飞机能够在宇宙中航行,但它可以像正常的飞机一样,在跑道上起飞和降落。

上述两种方法都具有很好的发展前景,且都有着雄厚的经济背景支持。但究竟哪种方法在经济上更占优势呢?其中一种方法能够完败另一种吗?

综合多方信息,笔者对这一问题给出了解答。

笔者做了一个图表,综合了这两种方案在将运载物送入近地轨道时的每千克成本、以及使用可重复使用运载火箭的效果这两个问题上的表现。

在图表中,笔者将Skylon飞机与SpaceX公司的两款火箭,Falcon 9和Falcon Heavy进行了比较。其中后者将于明年4月首次发射。Skylon飞机的成本比Falcon 9火箭高30倍,比Falcon Heavy火箭高20倍。

在图表中,笔者将Skylon飞机与SpaceX公司的两款火箭,Falcon 9和Falcon Heavy进行了比较。其中后者将于明年4月首次发射。

此外,该图表中还包括一些成本效益最高的一次性火箭,与上述三款飞机和火箭进行对比。

图表显示,Skylon飞机是三者中最贵的,并且只有在多次发射之后,它的单次发射成本才能下降到与火箭开始时相同的水平。而在发射了同样多的次数之后,两款Falcon火箭的发射成本仍比Skylon飞机要低。

图表显示,Skylon飞机是三者中最贵的,并且只有在多次发射之后,它的单次发射成本才能下降到与火箭开始时相同的水平。而在发射了同样多的次数之后,两款Falcon火箭的发射成本仍比Skylon飞机要低。

考虑到这一点,欧洲航天局居然仍在大力研究耗资巨大的Ariane 6运载火箭,不得不说令人惊奇。

虽然发射成本大大下降,但Skylon飞机究竟能否在发射市场上获得足够的使用空间、从而降低其单次发射成本,仍是一个值得思考的问题。去年,全球的火箭发射次数仅有92次。

Skylon飞机即使与部分可重利用的Falcon火箭相比,也显得不占优势,更别提与完全可重利用的运载火箭相比了,这其中有几大原因:

首先,Skylon飞机的成本比Falcon 9火箭高30倍,比Falcon Heavy火箭高20倍。虽然它从理论上来说更可靠(笔者对此表示怀疑),但成本上的差距会对保险价格产生巨大的影响,从而进一步增加运营成本。

由于Skylon飞机使用的是相对昂贵的喷气式/火箭混合推进器,为Skylon飞机添加燃料的成本比Falcon 9火箭高6倍,是Falcon Heavy火箭的两倍。

其次,由于Skylon飞机使用的是相对昂贵的喷气式/火箭混合推进器,为Skylon飞机添加燃料的成本比Falcon 9火箭高6倍,是Falcon Heavy火箭的两倍。

此外,它还需要在5千米长的跑道上起飞和降落,而Falcon 9火箭只需要一块大型直升机停机坪就可以了。因此,Skylon飞机需要更多的运营和维护成本。不过,如果它能够获得商业机场的使用权,这些成本就能有所下降。


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