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SpaceX冲高复用新纪录:一箭四飞、复用整流罩,顺带成为全球第二大卫星运营商

三体引力波 宇宙神图 2021-09-30
时隔三个月,SpaceX全球粉丝军团终于等来这一刻,猎鹰火箭再度一飞冲天,顺手刷出多项新纪录:①首次一箭四飞;②第45次成功回收火箭;③首次复用整流罩;④首次部署1.0版星链卫星;⑤SpaceX发射最重有效载荷任务(15.6吨);⑥SpaceX一跃成为全球第二大卫星运营商(117颗),甚至超过美国宇航局、美国空军、铱星等卫星拥有量……

发射速览
发射时间:美国东部时间11月11日9:56,北京时间11月11日22:56
发射地点:佛州卡纳维拉尔角空军基地40号发射位
运载火箭:猎鹰9号复用火箭(B1048.4)第四次使用
发射任务:部署自家新版星链卫星(60颗)
发射用时:60分钟
发射约8分25秒——一级火箭海上垂直着陆
发射60分钟后——释放60颗星链卫星组,送至280公里高度,之后卫星依靠自带氪燃料霍尔推进器,缓慢爬升进入550公里既定轨道。

时隔三个月重现一飞冲天
这次双十一发射,貌似马斯克给中国粉丝团派送的大礼包,又好像太空快递一哥跟中国式买买买抢热度……其实都不是更不需要!
这是SpaceX时隔三个月重现一飞冲天。
上一次发射是在今年8月7日,为以色列航天公司Spacecom免费补偿发射AMOS-17卫星(补偿三年前失败:2016年9月1日例行静态点火时,猎鹰9号火箭在发射台发生爆炸,除了火箭、卫星全部报废外,还导致SpaceX出现发射最长空档期,停飞4个半月)。
要知道,今年8月7日~11月11日,长达3个多月的空档期,对于最近三年(2017、2018、2019)每年发射量20次左右的SpaceX来说,实属罕见。
SpaceX罕见出现「等客户,而不是让客户等」,发射轮空背后的真实原因……

复用火箭新纪录:首次一箭四飞
这次发射创下一连串的航天纪录,其中重要一项就是重复使用火箭的新纪录:一箭四飞——即同一枚猎鹰9号一级火箭第四次使用。以往最多只是一箭三飞。
这枚芯级编号为B1048.4的猎鹰9号B5型火箭,曾在2018年7月25日、2018年10月8日、2019年2月22日,分别部署过10颗铱星、阿根廷SAOCOM1A卫星、全球首个非官方登月着陆器(以色列创世纪)等航天器,立下过汗马功劳,实属劳苦功高。
这次任务打出第四飞,不仅打破SpaceX复用火箭次数最新纪录,而且还创造重复使用火箭崭新里程碑
目前SpaceX已有四枚火箭实现「一箭三飞」,芯级编号分别为B1046.3、B1047.3、B1048.3、B1049.3。
B1047.3:2019年8月7日发射AMOS-17完成谢幕飞,没再回收;B1048.3:这次任务突破第三飞、开创第四飞。另两枚不久将来也会安排第四飞。而按照设计使用目标,现役猎鹰9号B5一级火箭最多可以使用10次。让我们拭目以待那一天。

漂亮迎来第45次回收火箭
一级火箭除了开创第四飞,返回地球还顺手更新一个新数据:SpaceX迎来第45次成功回收火箭,同时也是大西洋喜迎第20次海上回收。
当发射升空约8分25秒,尾部喷火的一级火箭,款款降落在「当然我还爱着你」无人驾驶海上平台上,再度刷新火箭回收新纪录。成为最近一段时间来,SpaceX全球粉丝团的最大眼福。
要知道,一枚箭高40米、重达28吨左右的火箭,要从80公里亚轨道飞回地球,从5倍客机巡航速度降到客机巡航速度,再到高铁速度,最终降到成人快走速度,这样一个圆柱体大家伙从天而降,最终稳稳降落在只有美式足球场大小(比标准足球场小一号)的海上平台上,想想多么不容易!
顺便说一下,因为这次部署的星链卫星总质量超过15吨(15600公斤),堪称SpaceX发射史上最重的有效载荷,所以火箭回收落点相对比较远,早在11月7日这艘海上平台就已出港,部署在距离发射场629公里的大西洋海域。
众所周知,回收火箭是SpaceX独步天下的硬核技术。自2015年12月首次实现垂直着陆火箭以来,现已成功回收45次,回收成功率85%。其中27次是在两艘无人驾驶海上平台完美实现的(其余18次是陆地着陆)。
两艘平台昵称都是广为人知:当然我还爱着你Of Course I Still Love You(简称OCISLY);请看说明书Just Read The Instructions(简称JRTI)。名称来自伊恩·M·班克斯的科幻小说The Player of Games《游戏玩家》两艘巨型飞船。
OCISLY用于大西洋海上回收(现已成功回收20次),母港:佛州卡纳维拉尔港。
JRTI用于太平洋海上回收(现已成功回收7次),母港:加州洛杉矶港。今年8月JRTI一路南下,穿过巴拿马运河,现已被拖到美国路易斯安那州摩根城伯威克正在升级改造,未来安排目前还不得知。

首次复用整流罩
这次任务SpaceX创下另一个复用里程碑:首次复用整流罩。
这次使用的航天器「头盔」——直径5.2米、高度13.9米、重约2吨的整流罩,其中1/2来自4个月前首次成功网捕回收的那半个整流罩。
今年6月25日第三枚重鹰火箭发射之际,由原【史蒂文先生】改造升级的【树女士】网捕船,首次出手便大显身手,破天荒地成功网捕半个整流罩,这是经过16个月不断尝试失败与技术迭代之后,SpaceX创造出来航天史上的新奇迹。
要知道,这背后绝不是简单节省300万美元(半个整流罩)的成功回收,最重要的这可是全球航天创新性技术突破,人类宇航史上前所未有地回收整流罩!为今后环保无害化的航天发展趋势开山劈路,指明路径。
这次任务之后,更多发射星链任务都将采用网捕回收后的整流罩,进一步降低成本。马斯克心里很清楚,只有最大限度压低成本,算到骨头里,才有可能部署完成史无前例的巨型星座。千里之行始于足下,从每一次发射、每一枚火箭、每一台发动机、每一片整流罩做起……

首次试图网捕一对整流罩,尽管最后放弃了
原定这次任务不仅首次复用整流罩,还会首次试图双船双网回收整流罩。但在发射前数小时放弃了。
就在今年第三季度,SpaceX迅速改造一艘回收船,为GO船队新添一艘整流罩网捕船,名叫首席女士Ms. Chief,作为树女士Ms. Tree的姊妹船。这艘新添的网捕船,与树女士大小尺寸、功能配置基本一样。
这是SpaceX第一次派出姊妹船一同出海,原本上演双船双网拦截最帅一幕!
但在火箭发射前几小时,SpaceX管理层最后决定,还是放弃了双船双网尝试。
不管怎样,不久的将来,总有一天我们会一睹那一幕——首次尝试双船网捕一对整流罩,双网打尽,大获全胜!貌似推开魔幻世界,成全历史性创举。

发射最重有效载荷15.6吨
这次部署60颗星链卫星。与今年5月部署的那批0.9版卫星不同,这次属于1.0版本星链卫星。除了诸多升级/优化外,质量增加了30多公斤。1.0版卫星每颗重260公斤,60颗总重15600公斤。0.9版卫星每颗重227公斤,60颗总重13620公斤。
卫星总发射质量高达15.6吨!使得这次任务刷新了上次发射最重有效载荷的纪录。截至目前,SpaceX发射任务清单中最重有效载荷TOP3排行:①2019.11.11发射首批1.0版星链(15.6吨);②2019.5.24发射0.9版星链(13.608吨);③2019.3.2发射载人版龙飞船DM-1(12.5吨)。
猎鹰9号B5火箭设计运力——近地轨道LEO最大运力:22.8吨;地球同步转移轨道GTO最大运力:8.3吨。目前为止发射最重GTO有效载荷 7吨多(2018.7.22部署Telstar 19V)。
来自马斯克最近公布的数据显示,最近几年全球每年向太空发射有效载荷约为500吨,其中约有一半是由SpaceX完成的。
正在快速开发中下一代发射系统:超重鹰火箭+星舰,近地轨道LEO最大运力高达150吨。一旦投入使用,必将彻底改写整个太空产业。

首次部署1.0版星链卫星
这次发射任务:部署60颗星链卫星,但与今年5月24日部署那批不同,这次属于1.0版本,上次属于0.9版。但都属于第一阶段部署在550公里轨道高度的1584颗卫星当中一部分。
这次发射大约60分钟后,上面级进入280公里高度,通过自身旋转模式,逐步释放60颗星链卫星,以避免卫星相撞。随后,每颗卫星依靠机载氪燃料霍尔推进器,未来数日经过缓慢爬升至350公里,最终进入550公里的既定轨道。
这批1.0版星链除了质量增加30多公斤外,还有诸多升级/优化:①增加了ka波段天线,0.9版卫星只携带ku波段天线;②100%环保型卫星,为避免变成太空垃圾可自行拆解,重返大气层时能够被完全烧掉,0.9版卫星约有5%部分,再入后可能形成残骸;③为避免0.9版出现「星空污染」现象,已在卫星底部喷涂黑漆,消减反光现象。SpaceX现已主动联系全球各大主要天文观测机构,未来如有影响重大天文观测预期,将及时调整星链卫星轨道,采取主动避让措施。
至于效果如何,还要以实际为准。

SpaceX:全球第二大卫星运营商
这次又是一次性部署60颗星链卫星,再加上之前60颗(目前运行57颗),预计未来几周后近地轨道将会运行117颗星链卫星,这一数量甚至超过了美国宇航局、美国空军、铱星等卫星拥有量……
根据总部位于科罗拉多州的非盈利组织太空基金会(Space Foundation)的说法,从在轨卫星拥有量来看,此次发射让SpaceX变成全球第二大卫星运营商。但毫无疑问,很快就将一跃成为全球最大!
目前卫星拥有量全球排名:
  • 行星实验室Planet Labs:197颗地球观测卫星
  • SpaceX:117颗星链卫星
  • 铱星Iridium:106颗通讯卫星
  • 美国空军USAF:98颗机密、通信、定位导航卫星、地球观测卫星、技术演示卫星
  • 美国宇航局NASA:67颗科学卫星、技术演示卫星、通信卫星(包括国际空间站等航天器)

2020年中期开启商业接入星链
按目前计划,针对550公里轨道空间,今年底前还可能部署两三批左右,每批还是60颗。也就是说,有可能以每两周发射一批60颗卫星的高频模式进行部署。当2020年中期部署至800颗时,星链在北美地区率先提供卫星互联网接入服务,正式启动商用。
到2024年部署完成4425颗,到2027年部署完成7518颗,总量11943颗卫星。如果再加上SpaceX新增30000颗占位卫星的庞大计划,星链总计高达4.2万颗。这可不是简单用「无比夸张、野心勃勃」能够形容的。
事实上,马斯克要的就是先下手为强。毕竟全球范围内如此大投入、高密度的卫星互联网计划(竞争对手包括OneWeb星座、Kuiper柯伊伯星座、ORBCOMM轨道通信星座、Telesat加拿大通信卫星星座等),很可能最终胜出者只有一家。关键看谁先下手,谁先铺货,谁先占位,谁就最可能赢得市场,赢得未来。
马斯克赋予星链星座的定位:成为全球最大卫星星座,全球最大最快的卫星宽带互联网,拥有高密度、全覆盖、高通量、低延迟等突出特点。
今年中期,资本市场普遍认为,预计星链总投资至少100亿美元,预期未来的年收入却高达300亿美元,星链势必成为SpaceX未来最主要的收入来源,当然值得SpaceX全力以赴。
问题是,如果星链扩容至4.2万颗,原本预算100亿美元很可能不够用,SpaceX还能撬动这个巨型市场吗?
不妨粗算一笔账:以目前卫星市场最低价500万美元/颗计算,部署12000颗是600亿美元。马斯克曾透露过,首批0.9版星链成本不超过100万美元/颗。照此推算,如果大规模量产成本控制在50万美元/颗的话,4.2万颗卫星最低造价210亿美元。当然,这还不包括发射、运营等投入。
按照最老套办法「边发射、边运营、边投入」的话,从一百亿增至几百亿美元的总投入,处在同一个量级上撬动市场,还是有可能实现的。
这种评估还没考虑一些「加速器」因素。比如正在研发的星舰一旦投入发射,一次性部署就是400颗星链卫星,必将大大加快整个星链星座进程。时间就是金钱,抢时间就是在抢钱!这个规律在这里同样适用。
一路看过来,马斯克+SpaceX,想象力与执行力恰好相匹配。

这次发射刷新主要数据
首次部署1.0版星链卫星(总计第二批)
首次实现一箭第四飞
第45次成功回收一级火箭
首次复用整流罩

SpaceX发射最重有效载荷任务(15.6吨)
SpaceX一跃成为全球第二大卫星运营商(117颗)
猎鹰9号火箭今年第9次发射(总计第75次发射)
SpaceX今年第11次航天发射
美国今年第23发
全球今年第79发


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