追趕SpaceX,海南建了一個(gè)火箭發(fā)射場
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2024-07-19 21:00
作者丨臨風(fēng)
7月16日,長征十二號(hào)模擬箭正轉(zhuǎn)運(yùn)至海南國際商業(yè)航天發(fā)射中心。
這是我國首個(gè)商業(yè)航天發(fā)射場,它將于今年下半年迎來首次火箭發(fā)射任務(wù),正式實(shí)現(xiàn)商業(yè)化運(yùn)營。
圖源:微博,長十二運(yùn)至海南商發(fā)
海南商業(yè)航天發(fā)射場測控場坪工程正在推進(jìn),進(jìn)度配合首發(fā)任務(wù),7月初工程已完成約30%的施工進(jìn)度,預(yù)計(jì)8月中旬建完。
該發(fā)射場建在海南文昌市東郊鎮(zhèn),臨近海邊,相比酒泉、西昌、太原發(fā)射場,更加接近赤道,是世界上為數(shù)不多的低緯度發(fā)射場。
海南國際商業(yè)航天發(fā)射中心(以下簡稱“海南商發(fā)”)建成后便是我國第五個(gè)航天發(fā)射場。
圖源:新華社,海南國際商業(yè)航天發(fā)射中心 1號(hào)工位,2023年攝
近海,更有利于火箭回收和重復(fù)利用,降低發(fā)射成本。
這兩年,我國商業(yè)航天對(duì)發(fā)射工位的需求高漲,不到2年修建出的海南商發(fā)還未完工便有企業(yè)“排隊(duì)”發(fā)射。海南商發(fā)黨委副書記郭強(qiáng)表示:“首先海南商發(fā)要有很強(qiáng)的發(fā)射能力,第二要低成本,適應(yīng)日益增長的衛(wèi)星組網(wǎng)需求。海南商發(fā)兩個(gè)工位按照每年發(fā)射16次設(shè)計(jì),形成發(fā)射能力后將會(huì)有很高的發(fā)射效率。”
我國國家隊(duì)和民間隊(duì)合力追趕美國衛(wèi)星在發(fā)射次數(shù)、發(fā)射質(zhì)量斷層級(jí)的領(lǐng)先優(yōu)勢,SpaceX是最矚目的對(duì)標(biāo)公司,它位于德州的Starbase也有一座近海發(fā)射場。
圖源:WSJ,星艦從Starbase發(fā)射升空
同樣在8月,SpaceX的Starbase發(fā)射場也將進(jìn)行S30原型艦的發(fā)射,首次發(fā)射塔捕捉測試。
盡管Starbase目前主要用于星艦系統(tǒng)測試和開發(fā),但未來也計(jì)劃用于商業(yè)發(fā)射。據(jù)報(bào)道,今年7月,SpaceX申請?jiān)诘轮莼匕l(fā)射25次Starship及在佛羅里達(dá)州發(fā)射數(shù)十次Starship的計(jì)劃。
星艦近地軌道有效載荷可達(dá)150噸,馬斯克曾表示,一旦星艦入役提供發(fā)射服務(wù),SpaceX的全球發(fā)射載荷質(zhì)量占比,將可能提高到99%以上,星艦后續(xù)的試驗(yàn)飛行依舊引人注目。
Starbase集火箭裝備、測試于一體,經(jīng)歷多次高風(fēng)險(xiǎn)原型測試,旨在測試未來星際飛行技術(shù),海南商發(fā)則承擔(dān)航天計(jì)劃與商業(yè)發(fā)射任務(wù),進(jìn)行成熟和常規(guī)的發(fā)射。
當(dāng)前,海南商發(fā)、Starbase這兩座近海發(fā)射場都暫有兩座發(fā)射臺(tái),都是低緯度發(fā)射場,具備發(fā)射能力和地理優(yōu)勢,且都能提供地面支持和測試服務(wù)。
盡管兩者還未顯露真實(shí)的商業(yè)發(fā)射實(shí)力,今年8月海南商發(fā)首發(fā)及星艦第五次試飛后,情況也許將逐漸明朗。
先來看一騎絕塵的SpaceX。
據(jù)BryceTech發(fā)布的2024Q1全球航天發(fā)射數(shù)據(jù),一季度美國完成36次航天發(fā)射,其中SpaceX完成31次火箭發(fā)射,作為私營公司成為美國航天的主力。
在美國,SpaceX擁有5個(gè)發(fā)射場,SpaceX的主要商業(yè)發(fā)射基地是佛羅里達(dá)州的卡納維拉爾角空軍基地(CCAFS)的SLC-40發(fā)射臺(tái)和肯尼迪航天中心(KSC),由SpaceX租賃使用,承擔(dān)商業(yè)衛(wèi)星、Starlink、Falcon 9、Falcon Heavy發(fā)射任務(wù)。
2023年的SpaceX完成了98次發(fā)射任務(wù),包含63次星鏈發(fā)射,共計(jì)1984顆衛(wèi)星。據(jù)數(shù)據(jù),去年SpaceX發(fā)射服務(wù)盈利預(yù)計(jì)28.35億美元。
而今年他們的目標(biāo)更加強(qiáng)勢,SpaceX在2024年第一季度的發(fā)射載荷質(zhì)量同比增長了85%。
7月12日,據(jù)FAA(美國聯(lián)邦航空局)消息,SpaceX尋求批準(zhǔn)在德克薩斯州布朗斯維爾以東的綜合設(shè)施進(jìn)行每年發(fā)射多達(dá)25次星艦火箭。根據(jù)2022年該機(jī)構(gòu)批準(zhǔn)的一項(xiàng)計(jì)劃,SpaceX獲準(zhǔn)在那里進(jìn)行5次的軌道飛行。這次申請將次數(shù)提到了2022年的五倍,該計(jì)劃的環(huán)境審查正在進(jìn)行中。
圖源:維基百科,Starbase地理位置
這家位于德克薩斯南的Starbase(星際基地,也叫“星港”)由SpaceX建造和運(yùn)營,是臨海發(fā)射基地。
相較佛羅里達(dá)州及加利福尼亞州的4個(gè)發(fā)射場,Starbase的發(fā)射場也算低緯度發(fā)射場。用途是:“為SpaceX提供獨(dú)立的發(fā)射場地,為公司的商業(yè)運(yùn)載能力提供更大的空間,并滿足未來所需的密集發(fā)射窗口。”其目標(biāo)是支持地球同步轉(zhuǎn)移軌道、月球和火星的發(fā)射,具備全面的地面測試能力。
圖源:RGVAerialPhotography,Starbase發(fā)射場鳥瞰圖
與其說Starbase是一個(gè)發(fā)射場,不如說它是一座由星港工廠延伸的工業(yè)區(qū)。沿路有SpaceX的Ad Astra職工子女學(xué)校、員工酒吧、村莊小鎮(zhèn)及海灣公園。
圖源:RGVAerialPhotography,Starbase鳥瞰圖
Starbase位于德克薩斯州南奧格蘭德河谷的卡梅倫縣,與墨西哥接壤的小鎮(zhèn)博卡奇卡(Boca Chica),這在SpaceX入駐前是美國最貧窮的地區(qū)之一。據(jù)報(bào)道,SpaceX在德州Starbase基地的投資已超過30億美元,每年為當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)貢獻(xiàn)超過65億美元。
“我們有很多土地,周圍沒有人,所以如果爆炸了也沒關(guān)系”,馬斯克說。星艦原型機(jī)的壓力測試、靜態(tài)點(diǎn)火測試、高空飛行測試在降落階段的爆炸都發(fā)生在Starbase,其對(duì)爆炸事故有著極強(qiáng)的承受能力。
它是星艦火箭的太空港、生產(chǎn)和開發(fā)基地,也是其專門的發(fā)射場。Starbase最初計(jì)劃用于獵鷹9號(hào)和獵鷹重型火箭發(fā)射,在2018年將重點(diǎn)任務(wù)轉(zhuǎn)移至星艦運(yùn)載火箭上。2016年開始建設(shè),2018年底,有居民分享了SpaceX在小鎮(zhèn)博卡奇卡的新建筑,被當(dāng)做新水塔,全然不知道這里將建起一座龐然大物。
在Starbase,火箭制造及發(fā)射由SpaceX自行控制,包括火箭制造、裝配、測試和發(fā)射。馬斯克強(qiáng)調(diào),開發(fā)生產(chǎn)系統(tǒng)比設(shè)計(jì)產(chǎn)品要難10到100倍,在2021至2022年期間,Starbase以驚人的速度建造,推特用戶Brendan發(fā)布了動(dòng)圖展示生產(chǎn)流程圖。
Starbase內(nèi)有生產(chǎn)和組裝設(shè)施,也就是建造基地,做星艦和助推器的地方,有3座載具大樓。高倉(High Bay)用于堆疊和組裝星艦上級(jí),1號(hào)和2號(hào)巨倉分別用在星艦和超重型助推器的組裝上,曾經(jīng)的低倉(Low Bay)和中倉已被拆除。巨型倉(Mega Bay)能同時(shí)支持星艦和助推器的建造,高度與高倉大致相同,寬度是高倉的兩倍,未來將成為所有助推器的裝配倉。最新完工的超級(jí)倉(Mega Bay2)將成為所有星艦的新裝配倉。
圖源:RGVAerialPhotography,Starbase建造現(xiàn)場
聚焦到發(fā)射場方面,Starbase是SpaceX進(jìn)行星艦原型機(jī)測試的主要場地,截至2024年5月,Starbase有軌道發(fā)射場、亞軌道發(fā)射場,正在修建第二座軌道發(fā)射場。
其一,軌道發(fā)射場(Orbital Launch Site, OLS),星艦和超重型助推器作用軌道發(fā)射及最終測試的地方。據(jù)資料,軌道發(fā)射場主要由軌道發(fā)射場油庫(OTF)、軌道發(fā)射臺(tái)(OLM)、軌道發(fā)射塔(OLIT)組成。其中原有垂直油庫中的3個(gè)已被拆除,剩余的5個(gè)預(yù)計(jì)將使用橫向油庫代替,免得被發(fā)射臺(tái)碎片損壞。
圖源:Tesla rati,星艦發(fā)射地,2022年攝
發(fā)射臺(tái)(OLM)是SpaceX靜態(tài)點(diǎn)火測試的地方,用來放超重型助推器,它內(nèi)置多個(gè)系統(tǒng),支撐星艦于一片巨大的鋼板之上。近一年,它歷經(jīng)從初期的受損嚴(yán)重到后來“毫發(fā)無損”的轉(zhuǎn)變。
因?yàn)镾paceX對(duì)此做了改進(jìn),在2023年7月,準(zhǔn)備第二次發(fā)射前,Booster 9做靜態(tài)火力測試時(shí)就引入了“水冷鋼板”系統(tǒng),通過冷卻水來吸收和分散20臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)噴射出的熾熱氣體,保護(hù)發(fā)射臺(tái)不受損害。簡單來說,這是一個(gè)六邊形的中央鋼板,通過多個(gè)管道連接地面儲(chǔ)水罐,噴灑水流來減輕熱量沖擊。
發(fā)射塔(OLIT)高約146米,目前是用快速斷開臂給超重型助推器、星艦提供低溫液態(tài)燃料。而以后運(yùn)用潛力巨大,它將用于超級(jí)重型助推器返回地球時(shí)在空中捕捉并收回箭體。
圖源:Starship Gazer,發(fā)射塔
它的辦法也相對(duì)“樸素”,那就是夾住,塔架上用于地面操作和測試飛行時(shí)將二級(jí)星艦運(yùn)載器吊裝到助推器上的巨型機(jī)械臂被稱作“筷子”。6月27日,NSF的推文顯示,SpaceX正在用助推器“試夾”微調(diào)。
來源:NSF Twitter
其二,亞軌道發(fā)射場(Suborbital Launch Site, SLS),這是星艦進(jìn)行地面測試的地方,原有兩座發(fā)射臺(tái)A/B,發(fā)射臺(tái)A在2023年底被拆除,預(yù)計(jì)S30靜態(tài)點(diǎn)火測試后也會(huì)將發(fā)射臺(tái)B拆除。未來星艦地面測試將轉(zhuǎn)移至梅西地面測試場進(jìn)行,該測試場是原Masseys射擊場改建,毗鄰發(fā)射指揮中心,由SpaceX和當(dāng)?shù)卣?lián)合建設(shè)。
圖源:RGVAerialPhotography,梅西地面測試場
有報(bào)道稱,從2021年2月Starship SN10開始,星艦高空飛行測試前必須進(jìn)行的地面測試不僅次數(shù)變少而且一次通過率升高。
Starbase可用于對(duì)“超級(jí)重型助推器/星艦”組合體做集成飛行測試。據(jù)報(bào)道稱,2024年7月11日前后,SpaceX用于第五次飛行的星際飛船超重助推器Booster 12經(jīng)過3小時(shí)的移動(dòng),終于將這個(gè)232英尺高的大家伙移到了發(fā)射臺(tái)上。
圖源:Twitter,B12運(yùn)輸
據(jù)發(fā)射數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì),自首次飛行測試以來,Starbase總啟動(dòng)次數(shù)13次,星蟲(Starhopper)和星艦(Starship)原型艦在5年里共進(jìn)行10次亞軌道(拱點(diǎn)低于卡門線)及低空飛行,6次任務(wù)完全成功,3次部分成功,1次失敗,成功率60%。
SpaceX上詳細(xì)記錄了自2023年4月開始的Starbase發(fā)射過程及失敗/成功原因。去年4月,星艦首次試飛失敗,在助推器未能分離的情況下爆炸自毀;7個(gè)月后的第二次試飛,成功突破Max-Q,熱分離后一級(jí)發(fā)動(dòng)機(jī)疑似有幾臺(tái)未正常工作,發(fā)生爆炸;今年3月,星艦成功熱分離,飛行數(shù)十分鐘完成大部分預(yù)設(shè)任務(wù),返回大氣層時(shí)失去信號(hào)。
星艦的4次發(fā)射,每一次都取得了重大突破。Starbase在歷次試飛過程中逐步確定發(fā)射臺(tái)、自主安全飛行系統(tǒng)、火箭結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理性等數(shù)據(jù)。
今年6月6日,SpaceX的重型運(yùn)載火箭及飛船集成系統(tǒng)從Starbase發(fā)射場發(fā)射升空,這是星艦的第四次發(fā)射,第一級(jí)助推器Super Heavy實(shí)現(xiàn)垂直降落驗(yàn)、剎車點(diǎn)火,按計(jì)劃實(shí)現(xiàn)“軟著陸”,證了火箭的回收能力。
圖源:NSF
下一次S30原型艦的發(fā)射將安排在2024年8月,超級(jí)重型助推器將進(jìn)行首次發(fā)射塔捕捉測試,如若成功,將是一項(xiàng)重大成就。
SpaceX的目標(biāo)不僅是建一個(gè)巨大的星艦基地Starbase,而是想造一座完整的城市。據(jù)Spacenews,包括SpaceX員工和承包商在內(nèi)有3000多人每天在此工作,將其全部安置在Airstream拖車(5-10萬美元/輛)中成本高昂。SpaceX收購了博卡奇卡小鎮(zhèn)大片土地,周邊村莊的35棟房屋,讓員工搬進(jìn)其中。
馬斯克表示,Starbase將覆蓋比博卡奇卡更大的區(qū)域,附近博朗斯維爾市的閑置土地很可能成為Starbase的一部分。
SpaceX甚至設(shè)有“度假村開發(fā)經(jīng)理”這一職位,指導(dǎo)周邊建設(shè),2020年開始,在建筑工地旁出現(xiàn)餐廳和酒吧。未來在高倉之上還將建起一座未來酒吧,部分地板由玻璃制成,員工和游客可以俯瞰和觀察星艦的工作。
圖源:Starbase Tourist,Astropub
其擴(kuò)張會(huì)有一些阻礙。博卡奇卡是一個(gè)自治村,意味著沒有機(jī)構(gòu)會(huì)提供執(zhí)法、消防、建筑維修等服務(wù),要想打造一座“星際之城”,企業(yè)必須向當(dāng)?shù)卣堅(jiān)福堅(jiān)讣?xì)節(jié)需得到居民同意。
盡管SpaceX導(dǎo)致了系列留置權(quán)的爭議,而它的“觀箭”經(jīng)濟(jì)和工廠運(yùn)作帶來了財(cái)政收入和就業(yè)增加。博卡奇卡小鎮(zhèn)土壤松軟,容易塌陷,基本上沒有大面積植被,驅(qū)車路過Starbase能一眼望到廠地建筑。雖然人們無法直接訪問發(fā)射場,但可以從發(fā)射場對(duì)面的南帕德里島觀看發(fā)射測試。
如,“火箭花園”就是Starbase的標(biāo)志性景點(diǎn),這里通常拿來臨時(shí)停放不使用的星艦和助推器,也是游客拍照打卡的熱門地點(diǎn),就在員工酒吧對(duì)面,不過,通往“火箭花園”的路在2023年11月正式對(duì)公眾關(guān)閉,重新開放時(shí)間未知。
圖源:RGVAerialPhotography,火箭花園,圖內(nèi)有3個(gè)助推器和4艘星艦
今年,SpaceX提交項(xiàng)目計(jì)劃Rio West,將在基地附近開一座占地11200平方英尺的購物中心和餐廳。
6月,Starbase正進(jìn)行一項(xiàng)耗資1億美元的項(xiàng)目Starfactory,新增額外9290㎡的廠房面積,用于實(shí)現(xiàn)SpaceX的第二版星艦量產(chǎn)計(jì)劃。同時(shí),第二座軌道發(fā)射場在原有亞軌道發(fā)射場旁開始建造。SpaceX還在肯尼迪航天中心39A發(fā)射場建造星艦發(fā)射場。
圖源:圖1Starbase Surfer,Starfactory,圖二RGVAerialPhotography,Starbase準(zhǔn)備擴(kuò)展的區(qū)域
Starbase總經(jīng)理Kathy Lueders表示,“我們需要兩個(gè)發(fā)射區(qū)才能滿足我們的清單。”
發(fā)射區(qū)的完善和修建意味著,如果星艦試驗(yàn)成功入軌,并且能穩(wěn)定承擔(dān)發(fā)射任務(wù),那么SpaceX將會(huì)盡快追趕NASA阿耳忒彌斯登月計(jì)劃。
雖然沒有Starbase建一座城那么夸張,海南商發(fā)的占地區(qū)域相對(duì)小些。而順利的是,我國的濱海商業(yè)發(fā)射場是在政策支持及市場需求下穩(wěn)步建成。
國內(nèi)首個(gè)開放性濱海發(fā)射基地是中國文昌航天發(fā)射場(110.9°E,19.7°N),曾完成空間站、探月工程等重大發(fā)射任務(wù)。距離其直線距離僅3公里的地方,就是海南商業(yè)航天發(fā)射場。它由海南國際商業(yè)航天發(fā)射有限公司投資建設(shè),是海南興建的第二座航天發(fā)射場。
圖源:海南商發(fā)
今年6月30日,海南商業(yè)航天發(fā)射場舉行的誓師大會(huì)標(biāo)志著我國首個(gè)商業(yè)航天發(fā)射場按期建成,具備發(fā)射能力。海南商發(fā)位于海南島文昌東海岸東郊鎮(zhèn)。因?yàn)榕R近海岸,火箭可以通過海上運(yùn)輸?shù)姆绞絹淼竭@里,避免了鐵路、橋梁、涵洞對(duì)火箭箭體直徑的限制。海運(yùn)方便發(fā)射場承擔(dān)重型火箭發(fā)射。
與Starbase一樣,海南商發(fā)已有2個(gè)竣工工位,三號(hào)工位在建,并有齊全的供氣系統(tǒng)、加注系統(tǒng)。海南商發(fā)加注供氣系統(tǒng)包括液氫、氧氮、甲烷等七大子系統(tǒng)。
海南商發(fā)在二號(hào)工位竣工后,進(jìn)入首發(fā)箭全系統(tǒng)合練階段。
據(jù)央視新聞報(bào)道,海南商發(fā)的黨委副書記郭強(qiáng)表示,發(fā)射場自2022年7月6日開工,項(xiàng)目的總投資是40多億元,規(guī)劃建設(shè)用地兩千多畝。區(qū)域內(nèi)分技術(shù)區(qū)(約695畝)和發(fā)射區(qū)(1866畝),其中,發(fā)射區(qū)要建設(shè)兩個(gè)中型的液體發(fā)射工位和兩個(gè)小型的固體發(fā)射工位。
具體來看,海南商發(fā)的發(fā)射工位設(shè)計(jì)經(jīng)過慎重考慮。“一號(hào)工位是為了現(xiàn)在最成熟的長征八號(hào)火箭去設(shè)計(jì)的,二號(hào)工位是為9個(gè)廠商的十幾型火箭去設(shè)計(jì)的。這些火箭發(fā)展越多,成本越低,實(shí)現(xiàn)了高的發(fā)射密度,”郭強(qiáng)說。
其中一號(hào)工位是商業(yè)發(fā)射工位。一號(hào)發(fā)射工位包含固定勤務(wù)塔、發(fā)射臺(tái)、導(dǎo)流器、噴水系統(tǒng)等11類設(shè)備設(shè)施。
據(jù)海南商發(fā)描述,一號(hào)發(fā)射工位針對(duì)長征七號(hào)(CZ-7)、長征八號(hào)(CZ-8)等運(yùn)載火箭提供發(fā)射服務(wù)。去年5月,一號(hào)工位主體結(jié)構(gòu)封頂,媒體在今年5月探訪時(shí)發(fā)現(xiàn)其發(fā)射塔架長征八號(hào)專屬。
長八是商業(yè)航天領(lǐng)域的“明星”箭,長八遙二運(yùn)載火箭曾在2022年攜帶22顆衛(wèi)星進(jìn)入預(yù)定軌道,創(chuàng)下一箭多星記錄。長八總指揮肖耘介紹指出這是一項(xiàng)實(shí)惠的發(fā)射服務(wù),即拼車方案。在一號(hào)工位建成后,中國商業(yè)航天發(fā)射的主力箭有了專屬工位,未來發(fā)射能力將會(huì)進(jìn)一步提高。
圖源:B站@空天逐夢,一號(hào)工位
勤務(wù)塔塔體高約83米,它與文昌、酒泉的發(fā)射塔架相比明顯不同的地方在最頂部有一個(gè)大型吊裝設(shè)備,優(yōu)勢在于能將火箭總裝和發(fā)射放置同一個(gè)塔架中,省去轉(zhuǎn)運(yùn)鐵軌與轉(zhuǎn)運(yùn)車,讓總裝測試與發(fā)射時(shí)保持火箭的一致性。與Starbase一樣,發(fā)射塔架也設(shè)置有散熱裝備,用“錐頂角”地表雙面導(dǎo)流方案,地面導(dǎo)流錐通過發(fā)射臺(tái)、導(dǎo)流裝置和噴水系統(tǒng)共同實(shí)現(xiàn)高溫火焰排導(dǎo)功能。
一號(hào)工位四周設(shè)有4座高120米的避雷塔,采用立體網(wǎng)式防雷電系統(tǒng),用于放置雷擊、雷暴等惡劣氣候,在年均雷暴日達(dá)82天的文昌市尤為必要。
近海發(fā)射場,氣候條件是影響其發(fā)射的重要因素。位于博卡奇卡的Starbase全年溫度較高、降水偏少,可能受到颶風(fēng)和海洋高濕度環(huán)境的腐蝕影響。海南商發(fā)位則屬于熱帶海洋性季風(fēng)氣候,有“高溫、高濕、高鹽霧”“強(qiáng)降水、強(qiáng)雷電、強(qiáng)臺(tái)風(fēng)”的氣候特點(diǎn)下,火箭發(fā)射前將進(jìn)行氣象會(huì)商決定天氣較好,多云漸晴的發(fā)射日期。
與其同期建設(shè)的二號(hào)工位在今年6月竣工。二號(hào)是液體通用發(fā)射工位,同樣有4座避雷塔護(hù)法,并有導(dǎo)流槽墻體澆筑。二號(hào)工位可發(fā)射民營商業(yè)火箭,可適應(yīng)多型火箭。有分析稱,液態(tài)甲烷是全球商業(yè)航天企業(yè)工人的未來低成本商業(yè)火箭主流推進(jìn)劑。
圖源:海南日報(bào),二號(hào)工位開展演練
海南商發(fā)黨委委員、副總經(jīng)理劉紅建在1月表示,“二號(hào)工位施工難度遠(yuǎn)大于一號(hào)工位,目前是適應(yīng)10家火箭公司共19型火箭,芯級(jí)直徑從3.35米、3.8米、4.2米直至5米都能兼容,統(tǒng)型設(shè)備以芯級(jí)直徑5米為最大包絡(luò)進(jìn)行設(shè)計(jì)”。
如果將二號(hào)發(fā)射工位看做是一個(gè)“大插座”,在火箭設(shè)計(jì)階段將“大插座”所匹配的尺寸要求提前與火箭公司溝通來進(jìn)行集成化設(shè)計(jì)。
圖源:CCTV13
二號(hào)工位噴水降噪項(xiàng)目中標(biāo)單位,北京航天試驗(yàn)技術(shù)研究所的梁懷喜在商發(fā)科旅中介紹,二號(hào)工位的塔架結(jié)構(gòu)是水塔,不是勤務(wù)塔,高度80米,主要服務(wù)于噴水、降噪系統(tǒng)。二號(hào)工位是國內(nèi)最大的噴水降噪系統(tǒng),采用重力流的方式進(jìn)行噴水降噪系統(tǒng)的出水,噴水流量達(dá)到36噸/秒,總功率達(dá)30兆瓦,用于保護(hù)發(fā)射臺(tái)及降噪。
發(fā)射能力方面,海南商發(fā)稱,建成后要實(shí)現(xiàn)每個(gè)塔架全年16發(fā)任務(wù),及單發(fā)任務(wù)7天發(fā)射、7天恢復(fù)的周期,以釋放商業(yè)航天的經(jīng)濟(jì)效益。據(jù)悉,二號(hào)工位采用“三平”的測發(fā)模式,火箭發(fā)射前占位3天,發(fā)射后恢復(fù)7天,一年發(fā)射能力按16發(fā)計(jì);一號(hào)工位采用“新三垂”的測發(fā)模式,發(fā)射前占位7天,發(fā)射后恢復(fù)7天,一年發(fā)射能力16發(fā)。兩個(gè)工位共計(jì)32發(fā),相較馬斯克給Starbase的發(fā)射計(jì)劃還多了7發(fā)。
其中,“新三垂”不同以往一平兩垂、三平和三垂的測發(fā)模式,可以保證火箭轉(zhuǎn)場過程中箭地之間氣、液、電連接不變,縮短火箭在發(fā)射區(qū)的射前準(zhǔn)備時(shí)間。
而且,三號(hào)工位與四號(hào)工位正在計(jì)劃建設(shè)或修建中,其中三號(hào)工位位于海南商發(fā)西南角,是一座小型固體火箭發(fā)射工位,同樣設(shè)有4座40米高的小型避雷塔。
“(海南商發(fā))沿著海岸線要建多個(gè)液體發(fā)射工位”,有媒體5月走訪時(shí)獲悉,二號(hào)工位專門提供給商業(yè)航天公司。文昌依托商業(yè)航天發(fā)射場,推動(dòng)形成“出廠即發(fā)射、發(fā)射即運(yùn)營、數(shù)據(jù)即服務(wù)、返回即復(fù)用”的航天產(chǎn)業(yè)模式。
“商業(yè)火箭企業(yè)已經(jīng)在排隊(duì)了”,郭強(qiáng)說。為提前給自己企業(yè)研制的火箭預(yù)留好發(fā)射位置,目前多家國內(nèi)頭部商業(yè)航天企業(yè)都已經(jīng)或正在計(jì)劃落地文昌國際航天城,發(fā)射場還未建起就開始排隊(duì)等發(fā)射。
據(jù)報(bào)道,在海南商發(fā)完成首飛的將是中國航天科技集團(tuán)研制的長征八號(hào)改和長征十二號(hào)兩型火箭,其中長八改火箭計(jì)劃在一號(hào)工位首飛,長十二火箭計(jì)劃在二號(hào)工位首飛。當(dāng)前,長十二模擬箭已經(jīng)運(yùn)往海南商發(fā)做準(zhǔn)備。
火箭發(fā)射引起“追星人”的持續(xù)關(guān)注,Starbase的直播養(yǎng)活了一群YouTube創(chuàng)作者,海南商發(fā)也不例外。去年5月,長征七號(hào)遙七在文昌航天發(fā)射場點(diǎn)火時(shí),就有幾十萬人奔赴現(xiàn)場觀看,民宿一房難求。
所以,滿足發(fā)射需求外,海南商發(fā)也將發(fā)展周邊的旅游業(yè)。它專門成立旅游公司海南商發(fā)科技旅游公司,在去年12月發(fā)布首條商業(yè)航天路線,游客可以觀賞商業(yè)航天發(fā)射場工地、組裝測試廠房,參觀科技館等。依托原有的航天發(fā)射中心和濱海旅游資源,海南商發(fā)做旅游業(yè)的優(yōu)勢顯現(xiàn)。
據(jù)Euroconsult公司報(bào)告顯示,未來10年將有28700顆衛(wèi)星發(fā)射,總市場價(jià)值5900億美元,其中6大太空經(jīng)濟(jì)體(美、俄、中、印、日、歐)占總市場的77%。睿獸分析報(bào)告指出,中美引領(lǐng)全球太空領(lǐng)域的投資,中國投資805億美元,占全球27%,衛(wèi)星制造、衛(wèi)星發(fā)射占一定比例。
客觀來看,國內(nèi)商業(yè)航天發(fā)射次數(shù)及發(fā)射質(zhì)量相較SpaceX(98次,1286噸)一家還存在較大差距。據(jù)《中國航天科技活動(dòng)藍(lán)皮書(2023年)》,在2023年,我國實(shí)施商業(yè)發(fā)射26次,發(fā)射成功率96%,共研制發(fā)射120顆商業(yè)衛(wèi)星,占全年研制研發(fā)衛(wèi)星數(shù)量54%,為中國航天總發(fā)射次數(shù)67次添補(bǔ)新紀(jì)錄。
2024第一季度,我國國家隊(duì)中國航天科技集團(tuán)(CASC)發(fā)射9次,位居第二,中科宇航、東方空間等民營火箭公司接續(xù)發(fā)力,中國一季度發(fā)射14次。在今年,中國、美國今年各自發(fā)射目標(biāo)數(shù)量至少為100次和144次。
截至7月實(shí)現(xiàn)獵鷹9號(hào)第65次入軌,進(jìn)度較去年更快。SpaceX的Starbase建設(shè)Starfactory批量造星艦二號(hào),申請更多發(fā)射次數(shù)的計(jì)劃,也在按節(jié)奏行進(jìn)。如果第五次Starbase星艦第五次試飛成功,SpaceX的發(fā)射計(jì)劃將再做調(diào)整。
第五次試飛嘗試對(duì)SpaceX來說相較危險(xiǎn),如若捕獲火箭失敗,在未充分準(zhǔn)備的情況下,爆炸將摧毀發(fā)射臺(tái),導(dǎo)致后續(xù)測試全部推遲,并將SpaceX置于更多監(jiān)管審查中。
此時(shí),中國若要追趕,商業(yè)航天是必爭之地。海南商發(fā)形成發(fā)射能力后,將緩解中國商業(yè)航天發(fā)射資源相對(duì)短缺的局面。
海南商發(fā)的建成海南商發(fā)是今年按下國內(nèi)商業(yè)航天發(fā)射“加速鍵”的重要一步。從其背后陣容來看,海南商發(fā)是海南省和中國航天科技集團(tuán)、中國航天科工集團(tuán)、中國衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)集團(tuán)共同出資成立,它所強(qiáng)調(diào)的“密集發(fā)射能力”并非宣傳口號(hào),而是實(shí)際任務(wù)。
圖源:睿獸分析
中國有自己的星座計(jì)劃,釋放大量發(fā)射需求。據(jù)報(bào)道,ITU(國際電信聯(lián)盟)數(shù)據(jù)顯示地球低軌衛(wèi)星總?cè)萘考s6萬顆,SpaceX的“星鏈”計(jì)劃將在2027年前送4.2萬顆衛(wèi)星入低軌,中國衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)集團(tuán)GW計(jì)劃與上海市政府主導(dǎo)的G60星座也將分別計(jì)劃發(fā)送超萬顆低軌衛(wèi)星。按規(guī)定,須在7年內(nèi)完成衛(wèi)星發(fā)射和信號(hào)驗(yàn)證,才能真正擁有該頻率使用權(quán)。
因此,商業(yè)航天場發(fā)射能力與我國商業(yè)航天的發(fā)射量供給至關(guān)重要。
衛(wèi)星任務(wù)多,發(fā)射進(jìn)度便要跟得上。除了軌道,“一箭多星”的技術(shù)也是商業(yè)航天技術(shù)創(chuàng)新“卷”的方向,中科宇航參與研制的“力箭一號(hào)”遙二采用“一箭26星”刷新記錄。并且,和Starbase同樣是近海發(fā)射場,海南商發(fā)緯度低、距赤道近、運(yùn)載效率高,火箭運(yùn)載能力可提高7%到15%,可明顯提高航天發(fā)射的經(jīng)濟(jì)效益。
海南商發(fā)所在地的“衛(wèi)星超級(jí)工廠”在增加衛(wèi)星產(chǎn)量。據(jù)報(bào)道,文昌國際航天城預(yù)計(jì)年產(chǎn)量將達(dá)1000顆衛(wèi)星。因有產(chǎn)業(yè)政策扶持,該園區(qū)已入駐航天類企業(yè)460家。
盡管不同于Starbase有生產(chǎn)制造Starship的基地,但海南商發(fā)已有商業(yè)航天產(chǎn)業(yè)項(xiàng)目聚集,如星際榮耀海南與海南商發(fā)深度合作,其有可重復(fù)使用液體火箭復(fù)用廠房及試驗(yàn)基地項(xiàng)目,中科衛(wèi)星在文昌設(shè)立海南子公司加深合作。
不僅于此,星際榮耀、星河動(dòng)力、藍(lán)箭航天、中科宇航等國內(nèi)頭部商業(yè)航天企業(yè),已經(jīng)計(jì)劃或落地文昌國際航天城。
中科宇航設(shè)計(jì)總監(jiān)廉潔表示,很多工作要做在火箭發(fā)射之前,比如把火箭發(fā)射的方案做扎實(shí),用充分的設(shè)計(jì)去保障整個(gè)火箭的安全性,如“力箭一號(hào)”火箭在研制過程中開展151項(xiàng)、761次地面試驗(yàn)。
同時(shí),在今年4月,海南商發(fā)發(fā)射區(qū)加注供氣氮?dú)庠聪到y(tǒng)通過預(yù)驗(yàn)收,確保地面保障能力。海南氣象局與海南商發(fā)公司也簽有協(xié)議,來克服高濕熱天氣短時(shí)臨近播報(bào)等技術(shù)難關(guān)。首發(fā)火箭后,實(shí)效便會(huì)有所體現(xiàn)。
據(jù)報(bào)道,深藍(lán)航天研發(fā)的可回收運(yùn)載火箭星云一號(hào)(XY-1)有望于海南商發(fā)完成試驗(yàn)首飛,按照“回收即復(fù)用”模式,發(fā)射成本有望進(jìn)一步降低。客觀來看,盡管與SpaceX在今年底仍將存在顯著差距,但我國民營商業(yè)航天的發(fā)射成績亮眼,有目共睹。
值得一提的是,去年7月,我國藍(lán)箭航天的朱雀二號(hào)是全球首枚成功入軌的液氧甲烷火箭。朱雀三號(hào)計(jì)劃明年首飛,一子級(jí)設(shè)計(jì)復(fù)用次數(shù)不少于20次(截至7月,獵鷹火箭復(fù)用記錄達(dá)22次),未來它的發(fā)射成本將下降至2萬元/公斤,相較國內(nèi)民營火箭8萬-11萬/公斤大幅降低。
正如藍(lán)箭航天研發(fā)部總經(jīng)理、朱雀火箭三號(hào)總指揮戴政所言:“雖然它(SpaceX)在前面跑,我們在后面追趕,但我們還看得到它,而且我們跑的速度比它快,差距會(huì)不斷縮小。”
下半年,海南商發(fā)完全建成后,中國商業(yè)航天發(fā)射將會(huì)有更多好消息。
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