將用于歐洲新的Vega-C和Ariane 6火箭的P120C固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行首次點(diǎn)火試驗(yàn)
8月4日消息,國(guó)外媒體Arstechnica資深太空記者埃里克·伯格爾(Eric Berger)撰文稱,面對(duì)強(qiáng)勢(shì)崛起的SpaceX,歐洲火箭產(chǎn)業(yè)拒絕俯首稱臣。在取得了50年的成功以后,歐洲的主要太空港在火箭的新時(shí)代走到了十字路口。
以下是文章主要內(nèi)容:
白光從大窗戶照進(jìn)來(lái),阿蘭·沙姆(Alain Charmeau)沉思著火箭的新時(shí)代。日出景象燦爛,這個(gè)海濱小鎮(zhèn)迎來(lái)又一個(gè)美好的日子,但在沙灘之外的地方,仍然十分平靜,絲毫沒(méi)有受到游客們的腳步的影響。
只可惜,這個(gè)前法國(guó)殖民地的近岸水域是巧克力色的,而不是天藍(lán)色的,仿佛被污染了一樣。然而,法屬圭亞那擁有其他的補(bǔ)償資產(chǎn)。它位于赤道以北5.3度,沒(méi)有受到熱帶氣旋和地震的威脅。它的海岸暢通無(wú)阻地連通了東部和北部地區(qū)。這些天然的條件幫助這個(gè)偏遠(yuǎn)地區(qū)成為世界上最繁忙的太空港之一。
就是從這里,歐洲在全球火箭工業(yè)中建立了一段漫長(zhǎng)卻默默無(wú)聞的歷史。近30年前,它成為第一個(gè)商用發(fā)射服務(wù)提供者。如果你的公司或國(guó)家有一顆衛(wèi)星以及足夠的資金,歐洲會(huì)幫你把它送入太空。讓人矚目的是,今天服役的所有通信衛(wèi)星中有一半以上是從這個(gè)龐大的太空港發(fā)射的。
但是時(shí)代變了。就像其他航空航天世界的參與者——包括俄羅斯和波音、Aerojet和洛克希德馬丁(Lockheed martin)等傳統(tǒng)美國(guó)公司——一樣,歐洲現(xiàn)在必須得面對(duì)全球火箭發(fā)射行業(yè)的巨大變化。通過(guò)大力推行低成本、可重復(fù)使用的發(fā)射技術(shù),SpaceX公司打破了傳統(tǒng)的秩序。Blue Origin公司也承諾在未來(lái)幾年內(nèi)對(duì)較大的衛(wèi)星實(shí)施更多相同的操作。除了這些提供大型衛(wèi)星發(fā)射服務(wù)的航天業(yè)新貴之外,還有數(shù)十家規(guī)模較小的公司正在采取3D打印等創(chuàng)新策略來(lái)削減成本,從傳統(tǒng)衛(wèi)星提供商手中奪取小衛(wèi)星市場(chǎng)的份額。
在Hotel des Roches酒店的早餐大廳里,沙姆承認(rèn)了這個(gè)新的現(xiàn)實(shí)。“我們有我們的強(qiáng)項(xiàng),我們也有一些優(yōu)勢(shì)。”他如是談到其總部位于巴黎的ArianeGroup公司時(shí),“但這是一個(gè)極具挑戰(zhàn)性的時(shí)代。”
歐洲制的火箭艦隊(duì),包括現(xiàn)在的Vega和Ariane 5以及2020年代初期投入使用的Vega- C、Ariane 62和Ariane 64
這位法國(guó)人在美國(guó)可能并不出名,但作為ArianeGroup的董事長(zhǎng),沙姆已經(jīng)成為航空航天界最有權(quán)勢(shì)的人物之一。他管理著3枚現(xiàn)有火箭的生產(chǎn):Ariane 5、Vega和俄羅斯聯(lián)盟號(hào)(Soyuz)的一個(gè)版本。他還負(fù)責(zé)監(jiān)督Ariane 6的開(kāi)發(fā)工作,他在6月底來(lái)到這里評(píng)估建造這枚火箭的發(fā)射臺(tái)的進(jìn)展情況。歐洲能否在低成本火箭的新時(shí)代生存,取決于它的成敗。
他穿著一件熨平的白色短袖襯衫,看上去像個(gè)工程師。沙姆也有學(xué)術(shù)履歷,曾在著名的藝術(shù)學(xué)院Ecole des Arts et Métiers取得學(xué)位,還擁有加州理工學(xué)院的碩士學(xué)位。
他是一個(gè)十足的斗士。雖然現(xiàn)在已經(jīng)62歲了,但沙姆在外表和舉止上都依然十分直率,即便他已經(jīng)晉升到企業(yè)高層位置。如果他是位自行車手,體格健壯和好斗的他很可能會(huì)被稱為“陡坡沖刺手”(puncheur):擅長(zhǎng)短程攀爬的侵略者。(不過(guò)他說(shuō)他更喜歡高爾夫球和游泳。)
在這個(gè)時(shí)代,歐洲可能就需要航空航天界的領(lǐng)導(dǎo)者擁有這些品質(zhì)。當(dāng)然,在接受Ars的采訪時(shí),沙姆沒(méi)有向美國(guó)、他們廉價(jià)的可重復(fù)使用的火箭以及移民太陽(yáng)系的宏大計(jì)劃低頭。當(dāng)被問(wèn)及伊隆·馬斯克(Elon Musk)對(duì)征服火星的渴望或者杰夫·貝佐斯(Jeff Bezos)讓數(shù)百萬(wàn)人在太空工作的目標(biāo)時(shí),沙姆回答時(shí)面上流露出頑皮的微笑。
“我認(rèn)為我們生活在不同的世界里,”他說(shuō),“在美國(guó),他們會(huì)這樣思考和講話。而我們的使命是不一樣的。我們的文化是不一樣的。”
在Hotel des Roches酒店,沙姆在講話,他的左邊是來(lái)自Avio公司的朱利奧·蘭佐。
對(duì)于沙姆來(lái)說(shuō),建造高質(zhì)量的火箭,以及以合理的成本為他的歐洲客戶和商業(yè)客戶提供可靠的服務(wù),就足夠了。但這對(duì)于世界的其他地區(qū)來(lái)說(shuō)就足夠了嗎?
發(fā)明了軌道飛行的俄羅斯人在商業(yè)力量崛起之前就已經(jīng)在搖搖欲墜。在美國(guó),SpaceX已經(jīng)迫使傳統(tǒng)的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手United Launch Alliance裁員,以及倉(cāng)促地建造一枚名為Vulcan的新火箭。不過(guò),這些行動(dòng)可能還不足以維持該公司的運(yùn)營(yíng)。沙姆希望確保這樣的命運(yùn)不會(huì)降臨在歐洲身上。
他會(huì)成功嗎?在酒店外面,法屬圭亞那這里漆黑渾濁的大西洋海水似乎是一面特別合適的鏡子。在維持自身在航空航天領(lǐng)域的地位上面,歐洲面臨著很大的不確定性。
法屬圭亞那
從上往下看,法屬圭亞那就像一個(gè)沒(méi)有盡頭的花椰菜頭,從地平線延伸到地平線。霧氣繚繞的蒼翠森林之間,只有幾條短而粗的褐色河流匯入大海,以及一條狹長(zhǎng)的赤褐色海岸線。
長(zhǎng)期以來(lái),圭亞那一直是法國(guó)的殖民地。二戰(zhàn)期間,圭亞那支持夏爾·戴高樂(lè)(Charles de Gaulle)和自由法國(guó)軍隊(duì)。戴高樂(lè)從未忘記這一點(diǎn)。1964年,這位政治家投桃報(bào)李,在訪問(wèn)法屬圭亞那期間宣布法國(guó)將在那里建立一個(gè)發(fā)射火箭的太空港。戴高樂(lè)說(shuō),法國(guó)與這片土地同在,它將因其在航天領(lǐng)域的作用而在世界上享有盛名。“我們已經(jīng)開(kāi)始前行了,我們將繼續(xù)前進(jìn)。”戴高樂(lè)在圭亞那首府卡宴(當(dāng)時(shí)該地區(qū)唯一的一個(gè)大城鎮(zhèn))對(duì)群眾說(shuō)道。今天,法屬圭亞那是法國(guó)的一個(gè)海外行政區(qū),是歐盟的一部分,也是南美洲最繁榮的地區(qū)之一。
1964年3月24日,戴高樂(lè)將軍于抵達(dá)法屬圭亞那首府卡宴。
50多年前,戴高樂(lè)訪問(wèn)法屬圭亞那時(shí),大約有200人居住在卡宴以北50公里的庫(kù)魯附近。最初,泥屋是當(dāng)?shù)匚ㄒ坏幕A(chǔ)設(shè)施。首先,來(lái)自法國(guó)和歐洲其他地區(qū)的工人在叢林中開(kāi)鑿了道路,然后在建造太空港之前,他們建造了宿舍、醫(yī)院和其他的基本設(shè)施。圭亞那航天中心(以下簡(jiǎn)稱“CSG”)于1968年正式揭牌。
世界上的一流發(fā)射設(shè)施周圍都有各自獨(dú)特的生物群落。位于哈薩克斯坦拜科努爾的第一個(gè)軌道太空港位于干旱荒涼的亞洲大草原上。夏天熱得要命,冬天冷得要死。美國(guó)宇航局(NASA)位于佛羅里達(dá)州的肯尼迪航天中心,建在大西洋沿岸的沼澤中。一年中的大部分時(shí)間都是潮濕的,但氣候比較溫和。
定義位于庫(kù)魯?shù)腃SG的不是哈薩克斯坦式的沙漠或佛羅里達(dá)式的沼澤,而是叢林。在該太空港和它的設(shè)施周圍穿梭,猴子和卡比目魚(yú)來(lái)回蹦跳,讓人感覺(jué)好像叢林在等待著奪回它失去的領(lǐng)地。由于常年熱帶氣候的破壞,許多建于20世紀(jì)90年代早期用來(lái)支持Ariane 5火箭的建筑看上去比以前老了一倍。
這里的東西分解得更快。油漆褪色,金屬生銹,叢林必須不斷地被砍伐掉。
來(lái)自瑞典的歐洲航天局高級(jí)官員夏洛特·貝斯科(Charlotte Beskow)在一次采訪中解釋說(shuō),她最近去度假了。“在雨季期間我離開(kāi)了三個(gè)星期,當(dāng)我回來(lái)的時(shí)候,草已經(jīng)齊膝高了,”她說(shuō),“我不知道草叢里會(huì)有什么。”
盡管有這些挑戰(zhàn),它最終還是成功了。因?yàn)樗x赤道很近,從庫(kù)魯發(fā)射的火箭可以充分利用地球的自轉(zhuǎn)速度。同樣的助推器,從CSG發(fā)射到太空相比從佛羅里達(dá)和拜科努爾發(fā)射,能夠分別多搭載20%和35%的質(zhì)量。
不受重視
普遍來(lái)說(shuō),歐洲航天局并不受重視。俄羅斯歷史悠久。NASA有阿波羅計(jì)劃和50年的星際任務(wù)。中國(guó)是第三個(gè)將人類送入太空的國(guó)家,且擁有一個(gè)不斷發(fā)展的計(jì)劃和遠(yuǎn)大的抱負(fù)。
歐洲呢?甚至連他們自己的公民似乎也不太了解他們的航天機(jī)構(gòu)。
“很多歐洲人都不知道我們的存在。”貝斯科說(shuō),“這里不是他們的必經(jīng)之路。人們不管去哪里都不會(huì)經(jīng)過(guò)這里。誰(shuí)來(lái)這里,都會(huì)到這里來(lái),他們不會(huì)去別的地方。所以它不像休斯頓或肯尼迪航天中心。我們沒(méi)有那樣的優(yōu)勢(shì)。這很遺憾,因?yàn)檫@真的是一個(gè)很好的地方。”
貝斯科在CSG學(xué)校般的自助食堂吃午飯期間解釋了這一切。她的英語(yǔ)說(shuō)得非常準(zhǔn)確,幾乎毫無(wú)瑕疵。太讓人印象深刻了,因?yàn)橛⒄Z(yǔ)只是她的第四語(yǔ)言。午餐時(shí),她選擇了一條淡褐色的魚(yú)。她喜歡吃素飯,有時(shí)還會(huì)加點(diǎn)香料。當(dāng)她拿起桌上沒(méi)有標(biāo)簽的小紅瓶子時(shí),她問(wèn)道:“你想試試這個(gè)嗎?有時(shí)味道還不錯(cuò),有時(shí)會(huì)燙嘴。”
夏洛特·貝斯考在巴黎國(guó)際航空航天展上介紹歐洲自動(dòng)運(yùn)載飛船(ATV)項(xiàng)目。
與為歐洲航天項(xiàng)目工作的人交談,是一種令人驚嘆的經(jīng)歷。在俄羅斯,工程師可能會(huì)將謝爾蓋·科羅列夫(Sergei Korolev)或尤里·加加林(Yuri Gagarin)視為英雄。在美國(guó),則可能是沃納·馮·布勞恩(Wernher von Braun),克里斯·克拉夫特(Chris Kraft),或者尼爾·阿姆斯特朗(Neil Armstrong)。而在歐洲,沒(méi)有同等級(jí)別的人物可以激勵(lì)年輕的工程師和未來(lái)的宇航員。相反,我們接觸過(guò)的許多人似乎都對(duì)太空非常向往和著迷。
貝斯科在瑞典學(xué)習(xí)了電氣工程,她覺(jué)得如果想要在一家瑞典公司找到工作,那么就該好好學(xué)習(xí)法語(yǔ)。畢竟,有許多的瑞典產(chǎn)品出口到法國(guó)。最終,她開(kāi)始為一家航空航天供應(yīng)商工作。她發(fā)現(xiàn)自己很喜歡這一行,接著在歐洲航天局找到了一份工作。1993年,她搬到了庫(kù)魯,在那里待了3年,幫助跟蹤發(fā)射情況。后來(lái),在重新回到法屬圭亞那之前,她在20年的大部分時(shí)間里幫助領(lǐng)導(dǎo)了歐洲自動(dòng)運(yùn)載飛船(ATV)項(xiàng)目。這是夏洛特小時(shí)候設(shè)想的生活嗎?“我簡(jiǎn)直難以相信這一切。”貝斯科坦言。
“災(zāi)難性”的結(jié)果
貝索科在庫(kù)魯停留的頭三年期間,Ariane 5火箭上線,歐洲航天局及其航天抱負(fù)處在一段令人振奮的時(shí)期。經(jīng)過(guò)30年斷斷續(xù)續(xù)的發(fā)展以后,泛歐洲太空計(jì)劃的前景終于在20世紀(jì)90年代中期變得明朗起來(lái)。
在20世紀(jì)60年代美國(guó)和蘇聯(lián)競(jìng)相登上月球期間,情況就不那么明朗了。歐洲沒(méi)有那么大的野心。它只是想要用自己的火箭將通信衛(wèi)星和氣象衛(wèi)星送入軌道。最后,經(jīng)過(guò)似乎無(wú)休止的爭(zhēng)吵之后,英國(guó)、法國(guó)和德國(guó)共同建造了一枚火箭。“歐羅巴”(Europa)火箭——英國(guó)提供一級(jí)推進(jìn)器,法國(guó)提供二級(jí)推進(jìn)器,德國(guó)提供三級(jí)推進(jìn)器——運(yùn)行表現(xiàn)一如人們可能預(yù)期的那樣:1964年到1971年間的11次飛行中有7次失敗。“結(jié)果是災(zāi)難性的。”意大利航空航天公司Avio的首席執(zhí)行官朱利奧·蘭佐(Giulio Ranzo)回憶說(shuō)。
“歐羅巴”火箭的失敗,似乎意味著歐洲大陸的太空合作的終結(jié)。英國(guó)在20世紀(jì)70年代初基本上停止開(kāi)發(fā)火箭,他們依靠美國(guó)進(jìn)入太空。意大利也與美國(guó)合作:意大利的研究人員與NASA合作打造出Scout火箭,并從靠近赤道的肯尼亞海岸的一個(gè)石油平臺(tái)舊址進(jìn)行發(fā)射。1964年至1988年期間,有超過(guò)24枚火箭從這個(gè)地點(diǎn)發(fā)射,包括9次軌道發(fā)射,其中大部分都攜帶著有效科學(xué)載荷。
與此同時(shí),法國(guó)則堅(jiān)持發(fā)展自己的火箭項(xiàng)目,并在德國(guó)的支持下,開(kāi)始研發(fā)后來(lái)成為Ariane 1的火箭。美國(guó)的觀察家們對(duì)這個(gè)新的助推器表示懷疑,自信NASA的航天飛機(jī)會(huì)消除西方世界對(duì)其他新火箭的需求。NASA的航天飛機(jī)號(hào)稱飛行成本低,頻率高,服務(wù)于民用和國(guó)防的目的。
雖然Ariane 1在1979年平安夜順利完成首航,但該火箭并沒(méi)有取得很大的成功。它太小了,只能將1.5噸重的負(fù)荷送到近地軌道。但沒(méi)多久,有了Ariane 2和Ariane 3,更關(guān)鍵的是,在1988年有了Ariane 4。這枚火箭可將高達(dá)8噸的負(fù)荷送到近地軌道。也許更重要的是,它可以將4噸多一點(diǎn)的負(fù)荷送入地球同步轉(zhuǎn)移軌道。
當(dāng)時(shí),在20世紀(jì)70年代末和80年代,電信公司們希望將大量的衛(wèi)星送入地球靜止軌道。在那里衛(wèi)星可以保持相對(duì)于地面的固定位置。突然之間,發(fā)射的有效載荷超過(guò)了剛剛成立的歐洲航天局的科學(xué)任務(wù)范疇。Arianespace太空公司于1980年成立,旨在滿足這一需求。它成為了全球首家在私營(yíng)市場(chǎng)上提供服務(wù)的火箭公司。“Ariane 4火箭運(yùn)作得非常好,”蘭佐說(shuō),“可以說(shuō),當(dāng)時(shí)Arianespace開(kāi)始主導(dǎo)商業(yè)市場(chǎng)。”
那時(shí),該公司得到了10個(gè)歐洲國(guó)家的資助,該項(xiàng)目開(kāi)始證明了共同合作的價(jià)值。早在歐盟之前,歐洲就曾聯(lián)合起來(lái)建造和發(fā)射火箭。于1975年正式成立的歐洲航天局也開(kāi)始站穩(wěn)陣腳,有了一些頗具吸引力的科學(xué)任務(wù),比如1986年將喬托號(hào)(Giotto)探測(cè)器發(fā)射到哈雷彗星上。
總的來(lái)說(shuō),歐洲航天局及其成員國(guó)可能沒(méi)有足夠的業(yè)務(wù)來(lái)支撐起像Ariane 4火箭這樣的發(fā)射系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)和持續(xù)性成本。但把商業(yè)飛行算上的話,他們就完全能夠覆蓋火箭的成本。
與此同時(shí),在美國(guó),NASA發(fā)現(xiàn)它的航天飛機(jī)每次發(fā)射都要耗費(fèi)數(shù)億美元。在1986年挑戰(zhàn)者號(hào)(Challenger)事故發(fā)生后,美國(guó)放棄了降低發(fā)射成本和擴(kuò)大太空準(zhǔn)入的宏大目標(biāo)。航天飛機(jī)不會(huì)去滿足自由世界的發(fā)射需求。
“我們并不是賣塔塔”
到20世紀(jì)80年代末,歐洲開(kāi)始考慮是否應(yīng)該有自己的方式把人類送入太空——或許也應(yīng)該有自己的獨(dú)立空間站。歐洲航天局啟動(dòng)了開(kāi)發(fā)名為Hermes的航天飛機(jī)以及體積大幅擴(kuò)大的火箭的雙重項(xiàng)目。
Hermes從未飛行過(guò),因?yàn)闅W洲加入了美國(guó)和俄羅斯的國(guó)際空間站項(xiàng)目。但是Ariane 5成為了經(jīng)久耐用的主力火箭,至今已經(jīng)飛行了20多年,并將繼續(xù)發(fā)射,至少持續(xù)到2022年。(Ariane 5被認(rèn)為是一種非常可靠的高端火箭,因此NASA將在2021年借助該助推器發(fā)射價(jià)值100億美元的詹姆斯韋伯太空望遠(yuǎn)鏡。)
因?yàn)锳riane 5已經(jīng)被證明是一枚高質(zhì)量的火箭,對(duì)歐洲的決策者來(lái)說(shuō)很難做出放棄使用它的決定。但越來(lái)越不可避免的現(xiàn)實(shí)是,工程師們是在一個(gè)需求不同的時(shí)代設(shè)計(jì)了該助推器的。
從1996年開(kāi)始,Ariane 5一直都是主力火箭。
“Ariane 5是為載人飛行而研制的,它可追溯到1985年,當(dāng)時(shí)正值冷戰(zhàn)時(shí)期。”沙姆指出,“它是為小型航天飛機(jī)Hermes而設(shè)計(jì)的。一旦你設(shè)計(jì)了一個(gè)像Ariane 5這樣的發(fā)射器,有了所有的配套基礎(chǔ)設(shè)施,你就很難去改變它。它不必具備競(jìng)爭(zhēng)力。”
換句話說(shuō),Ariane 5火箭是專門設(shè)計(jì)的高性能火箭,而不是經(jīng)濟(jì)型火箭,類似于豪華汽車。該助推器的特點(diǎn)包括,其獨(dú)特的有效載荷載體能夠?qū)深w較大的衛(wèi)星送入軌道,讓客戶能夠分擔(dān)成本。出于這個(gè)原因,Arianespace在舒適區(qū)停留了一段時(shí)間:它覺(jué)得商業(yè)市場(chǎng)會(huì)幫助支撐承擔(dān)火箭每次發(fā)射約1.75億美元的成本。
在一段時(shí)間內(nèi),情況就是那樣。自從1996年首次亮相以來(lái),Ariane 5火箭已經(jīng)執(zhí)行了98次任務(wù),只出現(xiàn)過(guò)兩次重大失敗。歐洲人有理由為他們的火箭和它的能力感到自豪。當(dāng)被問(wèn)及Ariane 5與如今市場(chǎng)上的低成本替代產(chǎn)品(如SpaceX的獵鷹9號(hào)火箭)相比如何時(shí),歐洲航天局發(fā)射器開(kāi)發(fā)部門的負(fù)責(zé)人斯特凡諾·比安奇(Stefano Bianchi)反問(wèn)道,“你買奔馳是因?yàn)樗阋藛幔?rdquo;
此時(shí),坐在旁邊的蘭佐也插話,提到了總部位于印度的全球最便宜汽車制造商塔塔(Tata)。正如他所說(shuō)的,“我們并不是賣塔塔。”
SpaceX運(yùn)送“廢物”?
消費(fèi)者似乎并不認(rèn)為獵鷹9號(hào)是塔塔,又或者說(shuō)如果他們認(rèn)為它是,他們也似乎不介意,因?yàn)槊看伟l(fā)射的成本只有6200萬(wàn)美元。至少?gòu)墓こ淘O(shè)計(jì)的角度來(lái)看,可以說(shuō)獵鷹9號(hào)絕不是塔塔。在它之前,還沒(méi)有一枚火箭能夠同時(shí)協(xié)調(diào)9個(gè)引擎的啟動(dòng),之后,它還能夠自動(dòng)降落在海上的一艘自動(dòng)駕駛輪船上。它稱得上當(dāng)今世界上最現(xiàn)代化的、最具成本效益的軌道火箭。
說(shuō)到客戶,SpaceX和Arianespace等公司都在競(jìng)爭(zhēng)幾種有效載荷。例如,國(guó)家安全有效載荷和NASA任務(wù)(詹姆斯韋伯太空望遠(yuǎn)鏡是一個(gè)值得注意的例外,它是NASA和歐洲航天局之間的一項(xiàng)交易)的市場(chǎng)大門通常都對(duì)Arianespace公司關(guān)閉。俄羅斯的有效載荷和火箭以及中國(guó)的有效載荷和火箭情況類似。全球約有三分之二的發(fā)射市場(chǎng)基本上是排斥競(jìng)爭(zhēng)的。
因此,真正的戰(zhàn)斗通常是圍繞“商業(yè)”發(fā)射——私營(yíng)衛(wèi)星公司或沒(méi)有自己的發(fā)射項(xiàng)目的小國(guó)的有效載荷。在這個(gè)市場(chǎng)上,SpaceX公司已經(jīng)大舉進(jìn)入曾長(zhǎng)期由Arianespace和俄羅斯發(fā)射行業(yè)主宰的疆域。
自2017年1月1日以來(lái),SpaceX獵鷹9號(hào)火箭已經(jīng)發(fā)射了29次。相比之下,Ariane 5火箭僅僅發(fā)射了8次。對(duì)SpaceX來(lái)說(shuō),29次發(fā)射中有18次部分屬于或者完全屬于商業(yè)項(xiàng)目。Arianespace方面,8次發(fā)射中有7次部分屬于或者完全屬于商業(yè)項(xiàng)目。不過(guò),更讓歐洲人擔(dān)憂的是,德國(guó)國(guó)防部選擇了讓SpaceX明年發(fā)射三顆合成孔徑雷達(dá)衛(wèi)星,而沒(méi)有選擇ArianeGroup火箭。
即便如此,沙姆拒絕與SpaceX進(jìn)行比較,因?yàn)樗J(rèn)為該公司從美國(guó)政府那里得到了大量的補(bǔ)助。這種說(shuō)法以前還說(shuō)得通。要不是十年前NASA給SpaceX遞上了一份至關(guān)重要的合同(為國(guó)際空間站運(yùn)送貨物),獵鷹9號(hào)火箭今天可能不會(huì)存在。然而,正如上面的分析所顯示的,SpaceX目前大多數(shù)的發(fā)射任務(wù)都是為非政府客戶服務(wù)的。此外,毫無(wú)疑問(wèn)ArianeGroup也得到了成員國(guó)政府的補(bǔ)助。
但是沙姆堅(jiān)持他的看法。他說(shuō),美國(guó)政府通過(guò)為發(fā)射支付過(guò)高的價(jià)格來(lái)支持SpaceX。
“SpaceX給美國(guó)政府客戶的價(jià)格與給商業(yè)客戶的價(jià)格是不一樣的。”他說(shuō),“不管你怎么看,但這就是事實(shí)。眾所周知,美國(guó)空軍以1億美元的價(jià)格購(gòu)買了火箭發(fā)射服務(wù),該價(jià)格要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于商業(yè)市場(chǎng)上同樣的服務(wù)的價(jià)格。”
他說(shuō)得沒(méi)錯(cuò)。然而,美國(guó)軍方表示,由于其任務(wù)保障要求,它為發(fā)射支付了更高的費(fèi)用。具體來(lái)說(shuō),它要求,除了大量平常的系統(tǒng)檢查以外,還要采取額外的步驟來(lái)準(zhǔn)備和附上有效載荷,以確保安全地將價(jià)值不菲的國(guó)家安全有效載荷送上太空。沙姆對(duì)這個(gè)解釋又怎么看呢?
“如果SpaceX向商業(yè)市場(chǎng)客戶解釋他們要運(yùn)送的都是些廢物,我會(huì)覺(jué)得很驚訝,”他回答說(shuō),“我對(duì)此會(huì)非常驚訝。”
“SpaceX蒸汽壓路機(jī)”
沙姆說(shuō)得沒(méi)錯(cuò)的一點(diǎn)是,美國(guó)擁有世界上最大的軍隊(duì)和擁有最大預(yù)算的太空機(jī)構(gòu),因此其來(lái)自政府機(jī)構(gòu)的發(fā)射要比歐洲多得多。但SpaceX并不像在歐洲的Arianespace那樣,在那些發(fā)射上擁有壟斷地位。實(shí)際上,SpaceX從一開(kāi)始就必須要與美國(guó)的United Launch Alliance競(jìng)爭(zhēng),以打破該公司在軍事和民用太空任務(wù)上的壟斷。
上圖顯示SpaceX在全球商業(yè)發(fā)射市場(chǎng)的顯著增長(zhǎng)。SpaceX(淡藍(lán)色)在不斷地從俄羅斯或者歐洲手中奪取市場(chǎng)份額 。(2018年的數(shù)據(jù)基于預(yù)估)
對(duì)于那些懷疑SpaceX的人來(lái)說(shuō),直到最近,人們對(duì)這家加州公司最合理的批評(píng)是,它并沒(méi)有那么頻繁地發(fā)射火箭。盡管從2013年到2016年,SpaceX共計(jì)獲得了數(shù)十份發(fā)射合同,但該公司每年的平均發(fā)射次數(shù)還不到6次。當(dāng)然,該公司可以提供便宜的價(jià)格。但是,如果一輛經(jīng)濟(jì)型汽車總是要去保養(yǎng)的話,當(dāng)初購(gòu)買時(shí)省下的錢又有什么用呢?
這種情況在2017年開(kāi)始改變:SpaceX接連執(zhí)行任務(wù),總共發(fā)射了18次。今年,它將有24次發(fā)射。隨著B(niǎo)lock 5版獵鷹9號(hào)火箭最近首次亮相,該公司承諾更頻繁地重復(fù)使用一級(jí)助推器,那種發(fā)射頻率有望擴(kuò)大到能夠滿足任何的客戶需求。
這種現(xiàn)象被稱為“SpaceX蒸汽壓路機(jī)”(SpaceX steamroller),美國(guó)、歐洲、俄羅斯和其他地方的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手長(zhǎng)期以來(lái)一直在尋找做到這一點(diǎn),私下里也對(duì)其頗為忌憚。
歐洲方面有應(yīng)對(duì)的計(jì)劃,盡管它遲遲未能成形。與能夠當(dāng)機(jī)立斷和決定自家火箭公司未來(lái)的伊隆·馬斯克和杰夫·貝佐斯(Jeff Bezos)不同,Arianespace有19位股東,而且他們所屬的多個(gè)國(guó)家通常來(lái)說(shuō)必須要達(dá)成共識(shí)才能對(duì)新火箭技術(shù)進(jìn)行重大投資。
輪子上的埃菲爾鐵塔
這個(gè)計(jì)劃出現(xiàn)在6月底一個(gè)悶熱的早晨,地點(diǎn)是在庫(kù)魯?shù)奶崭鄣奈鞅倍?。在一片廣闊的空地上,大約700人輪兩班工作,為Ariane 6火箭和移動(dòng)式發(fā)射平臺(tái)建造一個(gè)巨大的火焰溝槽。后者的結(jié)構(gòu)重達(dá)7000噸,高100米,將容納火箭進(jìn)行最后的整合,然后一同轉(zhuǎn)移到發(fā)射臺(tái),在發(fā)射前脫離火箭。它也因而成為南美洲最大的金屬結(jié)構(gòu)。
法國(guó)國(guó)家太空研究中心(CNES)負(fù)責(zé)該項(xiàng)目建設(shè)工作的弗雷德里克·穆尼奧斯(Frederic Munoz)解釋說(shuō):“這是輪子上的埃菲爾鐵塔。”
工作地點(diǎn)非常繁忙,起重機(jī)舉起材料,號(hào)角的轟隆巨響打斷了輕型鑿巖機(jī)的聲音,混凝土被倒了出來(lái)。穆尼奧斯說(shuō),他的團(tuán)隊(duì)仍在按計(jì)劃在今年年底前完成移動(dòng)式發(fā)射平臺(tái)和巨大的火焰溝槽的搭建。
使用兩個(gè)推進(jìn)器(A62)的Ariane 6,ELA-4發(fā)射臺(tái),以及移動(dòng)式發(fā)射平臺(tái)
火箭發(fā)射的隆隆聲產(chǎn)生了巨大的噪音,震動(dòng)著助推器和堆棧頂部的敏感載荷。由于這個(gè)原因,火箭排氣裝置以90度的角度偏離助推器基座。與此同時(shí),在發(fā)射的瞬間,水被注入到這個(gè)溝槽中,既冷卻了基座,又一定程度上減弱了來(lái)自火箭的震動(dòng)。
不同于設(shè)計(jì)于成本沒(méi)那么重要的時(shí)代的Ariane 5助推器,Ariane 6已經(jīng)在速度和成本上得到了優(yōu)化。Ariane 5發(fā)射準(zhǔn)備工作要持續(xù)一個(gè)月,而Ariane 6則縮短到了12天。發(fā)射器的核心階段可能表面看起來(lái)相似,但是里面的組件是完全不同的。在每一步中,Arianespace都尋求減少制造時(shí)間、材料成本和系統(tǒng)的復(fù)雜性。
如果一切順利,Ariane 6在2020年中期亮相后,它將以少40%到50%的成本為提供類似于Ariane 5火箭的服務(wù)。當(dāng)然,它不能重復(fù)使用,而且它永遠(yuǎn)也無(wú)法達(dá)到獵鷹9號(hào)理論上的超低成本。但歐洲的官員表示,從經(jīng)濟(jì)角度來(lái)看,每年發(fā)射8至10次,根本無(wú)法證明研發(fā)和發(fā)射可重復(fù)使用的火箭是劃算的。每年可能會(huì)發(fā)射20多次甚至更多,但這并不是歐洲的運(yùn)營(yíng)規(guī)模,也不是它要尋求達(dá)到的規(guī)模。
事實(shí)上,如果歐洲真的開(kāi)發(fā)出一種可以在一年內(nèi)完成所有任務(wù)的可重復(fù)使用火箭,這會(huì)與政府多創(chuàng)造就業(yè)機(jī)會(huì)的愿望相悖。如果歐洲各地的發(fā)動(dòng)機(jī)和助推器工廠只生產(chǎn)一枚火箭,然后不用干活放11個(gè)月的假期,它們會(huì)變成什么樣?成員國(guó)太看重就業(yè)機(jī)會(huì)了。這是由政府主導(dǎo)的火箭項(xiàng)目和由億萬(wàn)富翁主導(dǎo)的火箭項(xiàng)目之間的一個(gè)區(qū)別。
舉個(gè)例子,想想用來(lái)啟動(dòng)Ariane 5火箭將其從發(fā)射臺(tái)發(fā)射出去的固體燃料助推器,它們長(zhǎng)31米,包含238噸固體燃料推進(jìn)劑,并附著在火箭的一側(cè)。名義上,這些助推器是意大利Avio公司和法國(guó)ArianeGroup公司的合資公司Europropulsion生產(chǎn)的。但是,實(shí)際上是由一家比利時(shí)公司生產(chǎn)助推器的前后裙板,另外的一家法國(guó)公司生產(chǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)噴嘴,一家德國(guó)公司生產(chǎn)助推器的上段。而這只是“簡(jiǎn)單”的助推器的生產(chǎn)而已。
“這就是為什么我們的成本更高的原因之一,”一名官員在參觀法屬圭亞那的固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)工廠時(shí)表示,“但事實(shí)是,在沒(méi)有作出提供就業(yè)機(jī)會(huì)的承諾的情況下,政府是不會(huì)為這些項(xiàng)目提供資金的。”
因此,歐洲的最優(yōu)先事項(xiàng)永遠(yuǎn)都不會(huì)是最大限度地減少就業(yè)崗位。此外,與硅谷的同行相比,那些員工的日程安排要輕松得多。法國(guó)的員工通常都是每周工作35個(gè)小時(shí),每年帶薪休假10周,而不是每周瘋狂工作60個(gè)小時(shí)來(lái)完成不可能完成的任務(wù)。
歐洲的最佳解決方案
不過(guò),在這個(gè)以更精簡(jiǎn)、更快、更大膽為主旋律的太空時(shí)代,古板的老歐洲其實(shí)不乏實(shí)力。它現(xiàn)在已經(jīng)有近50年的火箭發(fā)射歷史和30年的商業(yè)市場(chǎng)服務(wù)經(jīng)驗(yàn)。庫(kù)魯太空港是世界上最好的太空港之一,它的緯度很低,天氣狀況良好,而且擁有一項(xiàng)近乎無(wú)與倫比的能力:既能向北極軌道發(fā)射,又能向正東發(fā)射。
除了所積累的系統(tǒng)知識(shí)之外,歐洲在歐洲大陸和法屬圭亞那擁有數(shù)十家制造工廠,它們用于生產(chǎn)火箭引擎、發(fā)動(dòng)機(jī)、燃料箱和固體燃料火箭。例如,固體燃料助推器需要的部件比液體推進(jìn)裝置少,飛行成本也相對(duì)較低。歐洲已經(jīng)掌握了在Ariane系列火箭中結(jié)合使用固體和液體助推器的能力。
“為了創(chuàng)造這種更便宜、更簡(jiǎn)單的固體解決方案,你需要有大量的基礎(chǔ)設(shè)施。”蘭佐說(shuō)。“你可以這么做。它既簡(jiǎn)單,又便宜,也很不錯(cuò)。但是你需要有大量的基礎(chǔ)設(shè)施。好在我們擁有基礎(chǔ)設(shè)施。我們已經(jīng)擁有它30多年了。”他的意大利公司Avio負(fù)責(zé)給歐洲生產(chǎn)固體助推器。
說(shuō)到底,歐洲人指望這一傳統(tǒng)能夠幫助他們競(jìng)爭(zhēng),不僅是與SpaceX競(jìng)爭(zhēng),還與美國(guó)不斷涌現(xiàn)的其它商業(yè)公司和中國(guó)競(jìng)爭(zhēng)。他們預(yù)計(jì)許多新貴會(huì)慘淡收?qǐng)觥?/p>
“要成為火箭制造商,你不能臨時(shí)湊合。”Ranzo說(shuō)。“你不可能一下子就建造出火箭制造設(shè)施。伊隆·馬斯克可能是做得最好的人,他花了大約15年的時(shí)間。我們?cè)诶?0年的工作和專業(yè)知識(shí)積累所帶來(lái)的經(jīng)驗(yàn),我們正試圖利用所有的這些傳統(tǒng),推出具有競(jìng)爭(zhēng)力和靈活性的產(chǎn)品。”
到下個(gè)十年的早期,那種產(chǎn)品將包括兩種不同配置的新型火箭。Ariane 6有兩個(gè)主要的衍生版本。Ariane 64火箭有4個(gè)固體火箭助推器,將承擔(dān)更大的載荷——將重達(dá)11.5噸的載荷送到地球靜止轉(zhuǎn)移軌道。較小的Ariane 62有兩個(gè)固體火箭助推器,可負(fù)載載荷重量將會(huì)是Ariane 64的一半左右,但成本要低些。還有細(xì)長(zhǎng)的Vega C火箭,它將把也被用于Ariane 6火箭的新P120C固體火箭助推器用作第一級(jí)助推器。
Ariane和Vega火箭還將擁有最先進(jìn)的分配器,因而它們將能夠同時(shí)發(fā)射許多顆微型衛(wèi)星。這為歐洲進(jìn)入一個(gè)迅速發(fā)展的市場(chǎng)提供了入口,包括Virgin Orbit、Rocket Lab、Vector在內(nèi)的諸多公司都打算使用小很多的火箭來(lái)服務(wù)該市場(chǎng)。憑借其分配器技術(shù),歐洲計(jì)劃擁有發(fā)射微型衛(wèi)星的能力,無(wú)需專門的微型衛(wèi)星發(fā)射器。
"我認(rèn)為,這是歐洲能給目前極度不穩(wěn)定的市場(chǎng)提供的最佳解決方案。" 沙姆稱,“很難預(yù)料衛(wèi)星市場(chǎng)在五年后會(huì)是什么樣子。所以最好的解決方案是提供靈活性,這樣我們就能確保自己能夠有效解決任何的問(wèn)題。”
向馬斯克發(fā)話
對(duì)于歐洲來(lái)說(shuō),俄羅斯的發(fā)射產(chǎn)業(yè)便是前車之鑒。這個(gè)國(guó)家擁有更值得注意的歷史:它將第一顆衛(wèi)星、第一個(gè)人類、第一個(gè)空間站等等送入太空。但當(dāng)蘇聯(lián)解體時(shí),俄羅斯失去了一些系統(tǒng)知識(shí)。自那以來(lái),它一直未能對(duì)其設(shè)施進(jìn)行投資,新的項(xiàng)目也因缺乏持續(xù)穩(wěn)定的資金支持而受到影響。
最近,一名俄羅斯資深記者警告說(shuō),由于俄羅斯航天飛機(jī)的老化和SpaceX的崛起,俄羅斯的太空計(jì)劃已經(jīng)進(jìn)入了“黑暗時(shí)代”。安德烈·鮑里索夫(Andrei Borisov)在評(píng)價(jià)俄羅斯的前景時(shí)寫道:“這里沒(méi)有現(xiàn)代化的地方,只有存活的使命。”
歐洲有了更好的起點(diǎn)。它有了新的基礎(chǔ)設(shè)施,對(duì)威脅有了清晰的認(rèn)識(shí),也有了建造新火箭的資金。但最終可能拯救歐洲的是,歐洲領(lǐng)導(dǎo)人認(rèn)識(shí)到,在唐納德·特朗普(Donald Trump)發(fā)出他要打破舊世界秩序的不祥信號(hào)的世界里,歐洲大陸必須要自立更生。當(dāng)特朗普總統(tǒng)質(zhì)疑北約的價(jià)值,并表示美國(guó)必須建立“太空部隊(duì)”來(lái)統(tǒng)治外太空的時(shí)候,歐洲的領(lǐng)導(dǎo)人看到了擁有自己的太空通道的必要性。
歐洲可能不會(huì)尋求擁有自己的載人航天計(jì)劃,但它不再局限于與美國(guó)人合作。它已經(jīng)有三名宇航員在學(xué)習(xí)中文,準(zhǔn)備在本世紀(jì)20年代初飛往中國(guó)的空間站。歐洲也有自己的GPS和觀測(cè)衛(wèi)星要發(fā)射。
在美國(guó)身上,沙姆看到了統(tǒng)治的意志。當(dāng)伊隆·馬斯克和杰夫·貝佐斯與Arianespace競(jìng)爭(zhēng)合同時(shí),他把他們的低價(jià)發(fā)射服務(wù)視為一種迫使競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手出局的折扣手段。當(dāng)被問(wèn)及SpaceX和Blue Origin是否有意提供低價(jià)時(shí),他答道,“那是肯定的。它與美國(guó)的統(tǒng)治戰(zhàn)略相吻合。沒(méi)有了競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手,你就能更輕易地統(tǒng)治世界。”
這并不是說(shuō)歐洲火箭技術(shù)的首領(lǐng)是反美的,遠(yuǎn)非如此。他住在美國(guó)。他喜歡美國(guó)。但他不會(huì)輕易屈服。盡管美國(guó)人普遍認(rèn)為法國(guó)總是投降,但這位法國(guó)人則讓人覺(jué)得他絕對(duì)不會(huì)在即將到來(lái)的火箭戰(zhàn)爭(zhēng)中打退堂鼓。
在我們的采訪快結(jié)束時(shí),太陽(yáng)升得更高了,天空變得更藍(lán)了,Ars問(wèn)了沙姆最后一個(gè)問(wèn)題。他想給我們的讀者傳達(dá)什么信息呢?很多讀者都對(duì)SpaceX、它的技術(shù)成就以及力推可重復(fù)使用火箭以及降低火箭發(fā)射成本的努力大加贊賞。更具體地說(shuō),我們想知道他會(huì)對(duì)一個(gè)特別的讀者——伊隆·馬斯克——說(shuō)些什么。
沙姆絲毫沒(méi)有猶豫。“歐洲會(huì)成功的,”他說(shuō),“ArianeGroup會(huì)成功的。也許,不會(huì)有類似的任務(wù),我們不會(huì)向火星發(fā)射載人飛船。但我們會(huì)在那里。”
“我們有我們的地位。我們有我們的立場(chǎng)。我們有我們的資產(chǎn)。我們會(huì)成功的。”(樂(lè)邦)
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