SpaceX公司2017年取得的成果及发展预测

2016年9月1日，SpaceX公司遭遇了“14年来最困难和最复杂的一次失败”，“猎鹰9”在地面发射台进行测试时发生爆炸，导致星箭俱毁，并对发射台造成严重损伤。此次事故使得2016年高速前进的SpaceX公司列车戛然而止，并遭受外界对其发展模式和火箭可靠性的巨大质疑和批评，不少客户还放弃SpaceX公司转而寻找其他火箭发射。面对严峻形势与困难，SpaceX公司依靠自身的技术实力不仅在短时间内查找了事故原因与完成事故归零，于2017年1月实现复飞，并在军事载荷发射和深空探索方面不断取得新的进展，预计2017年总发射数量将创历史新高。

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2017年取得的成果

一是成功实现火箭复飞。2017年1月15日，SpaceX公司在范登堡空军基地成功发射“猎鹰9”火箭，以一箭十星的方式将铱星公司下一代首批10颗卫星送入极轨道，并首次在太平洋上实现海上回收火箭。这是2016年9月1日的发射台爆炸后，“猎鹰9”火箭的首次发射。由于2016年9月1日发射台爆炸事故的原因与浸泡在火箭二级液氧贮箱中的“复合材料缠绕压力容器”（COPV）有关，与COPV直接接触的少量超冷液氧在液氦加注到COPV时中固化并与碳纤维发生反应引发爆炸。因此，SpaceX在此次发射中采取以下改进措施：在二级液氧贮箱原有3个COPV的基础上增加1个COPV，从而增加氦气加注量；不再使用液氦，而使用温度稍高的氦；改进加注流程，在二级液氧贮箱加注前，先加注完氦，使COPV在加注液氧之前进入完全稳定的状态，不会发生形变。此次成功复飞也验证了上述归零措施的有效性。

二是击败巨头赢得军方发射合同。美空军3月14日宣布SpaceX公司击败联合发射联盟获得价值9650万美元的合同，用于2019年发射第二颗GPS-3卫星。这也是SpaceX公司第二次赢得美空军发射合同，2016年4月该公司获得了首颗GPS-3卫星的发射合同，但当时联合发射联盟并没有参加竞标。尽管联合发射联盟此前长期垄断美政府与军方卫星的发射合同，但其高昂的发射价格在私企SpaceX公司参与竞争后变得黯然失色，SpaceX公司的“猎鹰9”火箭的发射价格报价为6200万美元，而联合发射联盟相对应的“宇宙神”5火箭至少要1.1亿美元；加之军费的日益吃紧，美空军面临国会要求增加竞争以降低发射成本的压力越来越大，此次竞标结果也充分反映出了这种形势。虽然联合发射联盟已经提出研制新型“火神”火箭来取代“宇宙神5”火箭以充分降低发射成本，但其实现至少还要数年时间。而此次竞争失败，给长期处于垄断地位的联合发射联盟敲醒了“狼来了”的警钟，如果不能在后续GPS-3卫星的发射任务中赢得竞争，长期被联合发射联盟垄断的军方发射市场就有被SpaceX公司侵蚀、蚕食的危险。因此，后续军方载荷发射任务的竞争将更加激烈。

2017年还将完成的工作

一是即将实现回收火箭与飞船的重复使用。截至目前，Spacex公司共成功回收8枚执行过任务的“猎鹰9”火箭，其中首枚回收火箭用于展示将不再重复使用，执行JCSAT-14高轨任务的那枚“猎鹰9”火箭回收状况不好将主要用于地面测试可能也不重复使用，这样Spacex公司还有6枚可进行重复使用的火箭。Spacex公司总经理肖特威尔近日称，2017年这6枚回收的“猎鹰9”火箭都将进行重复使用以完成卫星发射任务，而首次回收火箭的重复使用发射将于3月底之前进行，而执行完此次任务的“猎鹰9”火箭将再次被回收，并有可能再次重复使用。而发射间隔也要从目前的4个月整修时间减为2个月，最终将减为1天。

除了火箭外，“龙”飞船也将实现重复使用。SpaceX公司“龙”飞船主管延森称，“龙”飞船是按照多次复用而设计的，因此2017年的第十一国际空间站货物补给任务，将使用一艘回收自2014年补给任务的“龙”飞船来执行，以实现飞船的重复使用。

▲准备封装进入整流罩的 EchoStar 23 通信卫星

二是继续改进“猎鹰9”火箭。在3月16日的发射中，由于被送入地球同步轨道的EchoStar 23通信卫星重量为5.5吨，超过“猎鹰9”火箭回收状态下的运力上限，因此“猎鹰9”火箭无法被回收。为进一步提高运力实现所有火箭都能被回收并提高重复使用率，SpaceX公司将在2017年推出最新版本的“猎鹰9” BLOCK 5火箭，其推力更大，并对着陆支架进行了改进，使其至少可以重复使用10次。

三是实现“猎鹰重型”火箭的首飞。如能在2017年年中首射成功，该火箭将以近地运载能力54吨一举成为现役全球最强大的火箭（2018年NASA首飞的“航天发射系统”将以近地70吨运载能力超越“猎鹰重型”火箭），同时依靠其并联27台火箭发动机的事实，打破“多火箭发动机并联不可靠”的设计思路（苏联设计用于登月的N1火箭采用30台火箭发动机并联，但是遭遇4次试射全部爆炸，最终该项目下马与登月计划取消）。更重要的是发射价格，“猎鹰重型”火箭发射单次报价9100万美元，而2018年首飞的“航天发射系统”单次发射成本约为20亿美元，高出前者一个数量级。

2018年将实现绕月飞行

继SpaceX公司2016年9月宣布其宏伟的火星殖民计划之后，该公司总裁马斯克2月又宣布将在2018年底实现载人环月之旅，将用一枚“猎鹰重型”火箭，将载有两名乘客的“龙”飞船送往月球轨道并返回地球。一旦实现，将成为继“阿波罗”计划之后的再次载人环月旅行。

▲“猎鹰重型”火箭概念图

SpaceX公司之所以能够在短时间恢复火箭发射并不断取得新的进展，主要在于：一是坚持“火箭自造”。与联合发射联盟、轨道ATK等公司不同，SpaceX公司的“猎鹰9”火箭完全依靠自主能力研发与制造，这样避免了使用俄制发动机面临的政治与技术风险，还可以实现火箭不断挖潜与升级。二是容忍失败。从“猎鹰1”起步到“猎鹰9”研制、从验证回收到真正实现火箭回收，SpaceX公司遭遇了无数的重大失败。但SpaceX公司及总裁马斯克从没有想到放弃，而是一直坚定朝着预定的方向前进。当然SpaceX私营公司的身份也确保了公司不会受到外界的干扰，出现政策摇摆。反观NASA，由于受制于轮流执政的不同政党，因此发展目标与发展路线发生多次摇摆，客观上不利于长远目标的实现。

中国国防科技信息中心  廖小刚

图片来自互联网

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