快速而有保障:美国计划再次打破世界太空火箭发射领域的宁静
1、 一切都很迅速
最近几年,美国研发人员至少在发展太空运载火箭方面迈出了关键几步。2020年11月,太空探索公司(Space X)的“猎鹰9号”(Falcon 9)火箭成功将第16批次星链组网卫星送入低地球轨道,本次发射同时为首次七手火箭飞行任务。
就在同一年,美国私人火箭公司火箭实验室(Rocket Lab)成功完成了首次“电子”(Electron)小运载火箭第一级的降落和回收。当时,火箭实验室(Rocket Lab)的回收以试验形式进行,“电子”(Electron)小运载火箭第一级在降落伞系统辅助下降落在海面。火箭实验室(Rocket Lab)曾设想过利用直升机在空中完成“电子”(Electron)小运载火箭第一级的捕捉和回收。
2020年7月20日,美国私人初创火箭公司Astra Space进行首次廉价运载火箭的发射。该火箭名称为“Rocket”,它能够将小型卫星和其他有效载荷为500千克运送至500公里的太阳同步轨道。估计,此次发射任务的成本仅为250万美元,远远低于“猎鹰9号”(Falcon 9)火箭和“电子”(Electron)小运载火箭的发射成本。2020年11月29日,Astra Space公司进行了“Rocket”火箭第二次发射。尽管“Rocket”火箭的前两次发射均以失败而告终,但这却已经是美国私人廉价火箭发射领域的很大成就。
值得注意的是,美国还有其他一些私人火箭公司参与到这一领域的竞争。其中一个最好的证明是,美国阿拉巴马州亨茨维尔市的小型宇宙创业企业Aevum。Aevum公司推出了Ravn X太空无人机设计概念。目前,Ravn X太空无人机还停留在模型阶段。
至于Aevum公司,该公司成立于2016年。尽管,直到现在该公司一直都在回避渲染Ravn X太空无人机。但Ravn X太空无人机作为全球首款全自动轨道火箭发射无人机设计概念,其某些技术细节已经广为人知。
Ravn X是一款可以重复利用的太空无人机。该太空无人机可挂载搭载舷外火箭,而后者又可将小载荷发射卫星送至太空低轨道上。Ravn X太空无人机采用双引擎发动机,包括有效载荷在内的最大总重量为55000磅(25吨),长80英尺(24米),翼展60英尺(18米)。其尺寸与美国“民兵团团员”(A-5 Vigilante)舰载轰炸机基本相当。据美国媒体The Drive报道,Aevum公司Ravn X太空无人机的尺寸可能要比“民兵团团员”(A-5 Vigilante)舰载轰炸机大得多。在视觉感观上,其尺寸和波音公司(Boeing)正在开发的“忠诚僚机”(Loyal Wingman)十分相似。据外媒报道,波音公司(Boeing)正在开发的“忠诚僚机”(Loyal Wingman)喷气推进战斗无人机已在去年进行了首次高速滑行测试,首次飞行测试可能在今年进行。
Ravn X太空无人机携带的是一个二级运载火箭。根据Aevum公司的介绍,该运载火箭的近地轨道运载能力可达500千克,因此可将其归为轻型运载火箭之类。例如,俄罗斯“轰鸣”号(Рокот)运载火箭的近地轨道运载能力约为2吨,它也属于一款轻型运载火箭。需要指出的是,“联盟-2”(Союз-2)运载火箭属于一款中型运载火箭,而上面提到的“猎鹰-9”(Falcon 9)火箭则是一款重型运载火箭。
实际上,Aevum公司提出的太空无人机概念包括三个阶段。第一阶段就是开发Ravn X太空无人机及其搭载的二级运载火箭;第二阶段是Ravn X太空无人机利用普通跑道进行起飞和降落;第三阶段在9-18千米的高空Ravn X太空无人机发射运载火箭。
2. 美国X系列项目试验
乍一看,这样的系统结构十分复杂,成本十分高昂,并不能称为轻型/超轻型可重复使用的运载火箭概念(或轻型/超轻型廉价的单次运载火箭概念)。但是,可以对这一层面进行讨论,但却又不是必须的。
该系统的优势在于另一层面。运载火箭的发射准备工作是一项漫长而复杂的过程,它取决于多种因素,包括发射场的天气状况。因此,美国五角大楼一直致力于获得一款能够携带尽可能多有效载荷的运载工具。Aevum公司的创意成为其选择方案之一。
据Aevum公司研发人员介绍,借助该公司的自主技术,Aevum公司可以将运载火箭发射的准备时间从数年缩短至数月,并且可以根据客户的要求将其缩短到数分钟。根据Aevum公司的设计概念,Ravn X太空无人机能够保证在太空每3个小时发射一次小型卫星。
Aevum公司正在积极与美国国防部开展合作。双方合作框架下的第一个项目被命名为ASLON-45,它是为美国空间部队发射的第一颗小型卫星。
预计,美国空间部队第一次使用Ravn X太空无人机进行ASLON-45小型卫星发射任务将在2021年执行。到时,美国空间部队将充分利用Ravn X太空无人机的有效载荷,将为其军事目的服务。
尤其是考虑到开发人员选择的方案有多复杂,那么美国空间部队公布的发射时间表就显得雄心勃勃。显然,Aevum公司希望通过这种方式吸引客户的注意力,并获得一定的太空发射服务市场的份额。但是从目前的情况来看(我们在上面已经部分提及),Aevum公司的计划似乎是几乎不可能完成的任务。
委婉的说,在军事业务领域Aevum公司的竞争对手并不是太多。曾经,美国五角大楼多次尝试获得廉价且结构相对简单近地轨道运载工具。但这些尝试均以无任何回应而结束。早在2013年,美国国防部高级研究计划局(DARPA)就宣布了XS-1太空飞机项目,其目的是开发出一种可以比过去以更高频率快速进入低地球轨道的无人航天器。该种无人航天器可重复使用的非载人航天器在使用成本、操作方式和可靠性方面将能与飞机相比。然而2020年1月,美国波音公司(Boeing)突然宣布退出美国无人可重复利用航天飞机项目Phantom Express(也就是XS-1计划)。
波音公司(Boeing)发言人杰里·德林表示,经过详细审查后,波音公司决定立即结束其参与的“实验性太空飞机”(Experimental Spaceplane,XSP)计划的工作。目前波音公司决定将“实验性太空飞机”(Experimental Spaceplane,XSP)项目的投资转移至该公司参与的海、空、天领域的其他项目。
当然,这里还需介绍一下美国国防部高级研究计划局(DARPA)早前启动的ALASA项目。根据ALASA项目计划,美国计划以F-15鹰式(F-15 Eagle)战斗机作为平台,从高空发射小型卫星上轨道。美国国防部高级研究计划局(DARPA)原本计划使用F-15鹰式(F-15 Eagle)战斗机在高空发射运载火箭,再由运载火箭将小型卫星运送至近地低轨道。由于多次测试的失败,导致该项目在2015年被叫停。
同时,美国没有放弃波音公司(Boeing)的X-37实验轨道飞机。该飞行器的最后一次发射是在2020年5月进行,当时由Atlas-5运载火箭将其运送至太空。
尽管美国多次公布涉及X-37任务和目的的官方声明,但该计划的最终目的仍是未知之谜。或许Aevum公司的项目能够回答这款“最神秘航天器”的部分问题。
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文字 | 转载自“军鹰资讯”