国营企业 vs私营: SpaceX 猎鹰火箭和中国的长征系列火箭
SpaceX 猎鹰火箭和中国的长征系列火箭,各有哪些优劣?
网上说猎鹰发射成本低,完胜各国,包过我国的长征,然后今晚又看到一个我国航天人士出来说了,说人家不如我们之类的,求专业讲解
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贴两张卫星发射数量份额和商业发射份额,体会一下spaceX近年的增长速度和挤占他国(主要是俄国廉价发射)市场份额的能力。要真是NASA或者波音或者洛马自己有本事吃下这么大市场,他们几十年前就搞了,不用披什么马甲。资本家没有不喜欢钱的,难道他们抢俄国人生意还有心理负担不成。
2. 吐槽完毕之后说点正题
猎鹰火箭优点是发动机箭体技术先进,开发模式先进,生产标准化规模化先进,成本控制先进,回收复用技术先进,商业竞争力极强。
猎鹰9的发动机和箭体都是以21世纪头十年的技术开发的。梅林发动机是推重比第一的煤油发动机,虽然燃气发生器结构比冲较低但是综合性能比拟NK33,再加上铝锂合金先进工艺制造的轻质箭体使一级干质比接近30,是现在性能最好的地面级。Falcon9第一级不带上面级的话能无需助推直接发射单级入轨,其他任何火箭都没有这能力。和许多沿用几十年前冷战时代技术至今的火箭比,猎鹰9在技术指标,制造工艺,飞行控制上都是很领先的,对民用技术的大胆应用也非常令人侧目。
和过去由国家需求主导以性能考量为主,追求高精尖各种针对性定制榨干每一点性能的火箭开发模式相比,猎鹰9的开发模式是成本驱动的,先进技术和创新很大程度用在了降低批量近地商业运用成本而不是提高单发性能上。比如第二级坚持通用煤油发动机相比高性能的氢氧发动机,坚持简单的燃气发生器而不是更复杂性能也更高的分级燃烧设计就严重拖了第一级的性能后腿。虽然依赖高性能的煤油发动机和高干质比的箭体在降低成本的前提下性能依旧领先,但公认如果用上其他火箭常用的氢氧上面级,半级助推器,不同型号发动机对应高空地面不同工况等手段,Falcon9的性能还可以大大提升。spaceX显然可以做的更好,也因为成本的原因显然不会去做
Falcon 9的成本低的有目共睹,火箭开发到初步成熟不过四亿美元,只是后期航天飞机发射一发的钱,发射价格只有6500万美元,Falcon heavy也只报价9000万美元,轻松比下号称低人力成本的中俄。可以说是这一在航天业前所未有的先进生产研发模式使得经营商业火箭获得利润成为可能,也助推了spaceX快速发展,使它在起步之后不再依赖政府合同而是从商业航天市场汲取养分快速壮大自身。现在全球的后续商业航天企业,没有一个不声称仿照spaceX开发模式
而火箭的回收复用是Falcon系列仅此一家的优势,在几年内世界上都只会有这么一款投入商业运营的,能够发射常见重量卫星同时进行回收复用的火箭。目前spaceX已经熟练掌握了火箭落船和落地回收,以及回收箭体的翻修检测复用流程,回收回来的F9一级甚至直接拿来作为Falcon heavy的助推使用并再次回收,令人叹为观止。复用技术是重大创新,但更是省钱措施,据spaceX称翻修F9一级的成本只有新造箭体的1/3,第一次吃螃蟹的SES拿到了半价发射,日后这一价格想必还能进一步降低。
第一级Merlin 1D+的推重比高达180,煤油机世界第二是NK-33的120;氢氧机一般不过80;
第二级Merlin 1D+ vac的比冲348s,和煤油机比冲世界第一RD-0124的359s差距仅3%,外带推重比165:52的巨大优势,几乎难以想象是最简单的开式循环做出来的;
第一级干质比>25,第二级>20,同是液氧煤油新火箭的安加拉第一级13第二级10左右;Atlas 5芯级大约19;氢氧火箭一般不过10;
LEO 22.80t,700t以下发射质量火箭中最强;
GTO 8.3t,700t以下发射质量火箭中仅仅输给助推+氢氧上面级的Atlas 5少许(8.9t);
每项指标都世界前列,进步速度令人瞠目结舌,商业驱动的技术潜力远远超出预想,没什么好说的了....
未来ULA的Vulcan带上干质比11比冲460s的神器ACES上面级有可能战过它罢...
作者:知乎用户
链接:https://www.zhihu.com/question/21731308/answer/84865590
来源:知乎
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3. 火箭残骸和回收复用
既然有人提了,那就稍微用不太远的公开新闻黑一下吧。
16年2月初的长三丙打完,掉下来的残余四氧化二氮燃料是这样的
作者:知乎用户
链接:https://www.zhihu.com/question/21731308/answer/84865590
来源:知乎
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当然不是说国家就不管不顾了,通报地方,提前疏散,注意安全是必须的,比如说:
龙溪镇火箭残骸落区群众疏散防护方案
长征一次发射,需要提前划出几十公里见方落区,疏散几个县动员几万人。spaceX如果按这样打一发,事后在美帝得赔多少误工费污染费清理费。同样是一级陆上着陆,卡角多次回收需不需要疏散几万人大家都清楚。先不提复用,仅仅无毒燃料和定点降落对地面安全和发射灵活性的意义,就远超过没有这些特性的其他火箭型号。
火箭回收复用在经济上具有重大意义,目前在太空发射上短期并没有比化学火箭更好的选择。如果未来能够达到箭体完全复用无需大修的理想状态(也是目前航空业大型客机的运行状态,成本主要来自燃料),化学火箭的发射成本可以达到仅比太空电梯差一两个数量级的地步,这显然不是终极解决方案,但很可能是我们所能见到的几十年内最好的廉价发射方案,如果超级材料和核聚变依然未能实用的话。
长征火箭在这方面的进度,基本还在方案论证。有些继承性强的伞降方案做了高空抛掷实验进行技术验证,但总的来说都属于论证,仿真和关键技术验证阶段,整体技术路线依然未确定,定点坠毁不扰民的小目标尚待努力。如果顺利的话,有望在近期在现有的火箭上进行仿照spaceX早期工作的格栅翼和反推降落技术验证,并在2020年后开展相当于F9的从设计上就考虑回收复用的新一代实用火箭和配套发动机的研制工作。其他的路线上,伞降是不可能适用于大质量箭体完整回收的最多定点坠毁,组合动力飞行器短期不具备实用运力价值,不要太过于期待。
4. 庆祝长七、长五首发成功和Falcon 9回收复用成功,Falcon9 Heavy发射回收成功
--------------补充于2016.6.25--------------
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