星舰第五次试飞成功!首次采用筷子夹火箭式回收,美国专家:这是航空航天历史上从来没有尝试过的事情【附商业航天行业现状分析】

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星舰第五次试飞成功!首次采用筷子夹火箭式回收,美国专家:这是航空航天历史上从来没有尝试过事情

(图片来源:摄图网)

SpaceX的星舰火箭在第五次试飞中取得了重大突破。

北京时间13日20时25分,星舰从发射场腾空而起,在这次试飞中,星舰首次使用了“筷子”形状的发射塔臂来接住返回的超级重型助推器。这一独特设计使得SpaceX能够更有效地回收火箭的第一级,从而进一步降低火箭发射的成本。在星舰发射升空后的2分多钟,一级超重型火箭按计划与星舰分离,开始返回。经过6分多钟的飞行,第一级成功被发射塔架上的“筷子”机械臂夹住,完成了首次回收尝试。

据SpaceX官网介绍,星舰火箭总长121米,直径约9米,由两部分组成。第一级是长71米的超级重型(Super Heavy)助推器,第二级则是星舰飞船。这两级均可重复使用,大大提升了火箭的经济性和实用性。

回顾星舰之前的四次试飞,前三次均未达到预期目标,第四次试飞时飞船与助推器虽然按计划分别落入墨西哥湾和印度洋,但在回收技术方面尚未取得突破性进展。而本次试飞的成功,意味着SpaceX已经有能力更加完整地回收助推器,这对于火箭技术的未来发展具有里程碑式的意义。

芝加哥大学的航天历史学家乔丹·比姆指出,使用航天基建去捕获返回的助推器,而不是像猎鹰火箭那样着陆,这是航空航天历史上从来没有尝试过的事情。比姆预计,如果这次回收成功,那么下一次星舰试飞将挑战进入完整的轨道。因为到目前为止的测试都在亚轨道进行,意味着飞船并未完全绕地球一周。而一旦星舰能够成功进入完整轨道,将为其未来的商业发射和太空探索任务打开全新的局面。

对于这次回收尝试,马斯克曾预测超重助推器的捕获回收成功率仅有50%,而星舰隔热瓦/隔热罩在重返大气层后仍能完好无损的概率约为60%。尽管面临诸多不确定性和挑战,但SpaceX团队仍然凭借出色的技术和准备工作,成功完成了这次历史性的回收任务。

在今年6月,SpaceX曾发布过一个模拟动画,详细演示了使用筷子机械臂回收火箭的过程。马斯克介绍称,直接把火箭送回发射台,能够让SpaceX更高效地翻新和重新发射该载具。为了这次回收尝试,SpaceX对回收塔进行了全面升级,在塔顶附近安装了更新且尺寸更大的扣板,以协助处理捕获过程中产生的弯曲载荷,并加强了塔体水平和对角桁架梁的连接。据悉,SpaceX为这次捕获尝试投入了数万小时的发射台准备工作。

随着星舰第五次试飞的圆满成功,SpaceX在火箭回收技术方面迈出了重要的一步。未来,星舰有望成为商业航天公司实现载人登月、火星殖民等太空探索任务的主力军,也将为商业航天行业带来更多的发展机遇。

回看商业航天行业:

商业航天产业包括五大领域

商业航天产业主要涵盖运载火箭、人造卫星、载人航天、深空探测以及空间站等五大领域。人造卫星主要包括卫星应用,如遥感卫星、通信卫星、导航卫星等技术试验;运载火箭包括火箭研制、发射、过程测控以及发射保险;载人航天的商业化包括近地轨道载人和货物运输服务,以及太空旅游;深空探测商业化主要包括太空采矿及行星探测器的制造。目前,一些民营企业逐渐参与到国际空间站的商业化开发中,未来可能实现太空居住、太空城市等。由于商业载人、深空探测、太空站等业务的商业化开发尚处于摸索阶段,整体经济规模较小,因此商业航天产业目前主要集中在火箭发射和卫星产业。

图表1:商业航天产业构成

SpaceX发射次数位列全球第一

从商业航天企业发射情况来看,2023年,全球商业航天企业发射次数TOP10企业分别为SpaceX、中国航天科技集团、俄罗斯国家航天集团、火箭实验室、星河动力、印度空间研究组织、中国航天科工集团、三菱重工、韩国航空宇宙研究院、蓝箭航天;其中SpaceX发射次数98次位列全球第一,占全球发射总次数比重约为44%。

图表3:2023年全球商业航天主要企业发射次数排名TOP10企业(单位:次)

全球商业航天投融资集中在美国和中国

截至2023年,全球商业航天投融资总规模约为2980亿美元,主要集中在美国和中国,据美国航天资本公司(SpaceCapital)的统计数据,截至2023年,美国商业航天投融资规模合计占全球投融资比重达48%,中国占比达27%。

图表5:截至2023年全球商业航天投融资区域分布情况(单位:%)

2020年,中国发射次数位居世界第二位

经过多年发展,我国航天发射取得巨大进步,2018年我国共开展39次航天发射,超越美国,排名世界第一。2020年,全球共进行了114次火箭发射,中国开展39次航天发射,中国发射次数位居世界第二位。

图表2:2013-2021年全球各地火箭发射次数(单位:次)

北京航天驭星科技有限公司副总裁、总师曹梦非常看好商业航天,他认为,在整个中国的航天体系里,或者是在全世界、全人类的航天体系里,商业航天其实都是一种颠覆性的力量。SpaceX是商业航天颠覆力量的很好的例子。从工程的单独技术来看,整个猎鹰火箭并没有什么先进性,都是美国当年做航天工程研制时使用过的技术。包括它的针栓式喷注器对发动机推力的深度调节,其实早在“阿波罗计划”时已经用过。马斯克基于“第一性原理”,要满足火箭的重复使用,满足降成本的需求,将成熟技术、过往技术应用在火箭上实现总体技术开创性的创新,导致了后续的整个产业的变革。对整个行业的从业者来说,这是一个很大的冲击。

2023年年底召开的中央经济工作会议明确将商业航天列为战略性新兴产业之一, 2024年政府工作报告中首次写入“商业航天”,进一步明确了商业航天作为发展新质生产力、新增长引擎的地位。这一系列政策的出台,为我国商业航天行业的未来发展提供了强大的政策支持和发展机遇。表明政府对商业航天行业的重视,并为该行业的发展提供了更多的政策红利和支持。可以预见,我国商业航天行业将迎来更加广阔的发展前景和更多的发展机遇。

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更多本行业研究分析详见前瞻产业研究院《中国商业航天产业市场前瞻与投资战略规划分析报告

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