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新格倫終于首飛,一級著陸失敗,二級成功入軌

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全球現役第四強火箭新格倫終于首飛,讓世界二富貝佐斯真正擁有了一款入軌火箭。

●首飛過程

貌似為了搶風頭似的,藍色起源緊趕慢趕還是趕在星艦第七飛前發射旗艦火箭。盡管腳底抹油一滑再滑,但最終在美東時間1月16日凌晨2:03(北京時間1月16日15:03),位于佛州卡納維拉爾角36號發射位(LC-36),歷史上這里曾用于發射阿特拉斯系列火箭,如今被改造為新格倫火箭專屬發射場,藍源旗下第一款軌道級火箭——新格倫號火箭首發升空。

升空1分39秒,新格倫通過最大空氣阻力點(Max-Q)。升空3分10秒,一級關閉7臺BE-4發動機。兩秒后,一二級分離。升空3分49秒,整流罩分離拋棄,以減少重量。

升空7分17秒,一級火箭再入點火,持續28秒后關機熄火。升空8分52秒,一級火箭啟動著陸點火,通過反向點火減速。

遺憾的是,這期間直播畫面基本卡頓,無法實時看到。只能從畫面中讀取遙測數據變化。



升空9分28秒,一級火箭首次嘗試在專用海上平臺杰克琳號上垂直著陸。該平臺位于距36號發射場620公里的大西洋既定海域。結果意料之中,初嘗失敗。

就像該公司首席執行官Dave Limp在發射前所說:「首次發射我們的目標是到達軌道。除此之外,其他任何事都是獎勵。我們嘗試讓一級火箭降落在海上是雄心勃勃的——但我們一直在努力。無論如何,我們都會學到很多東西。」

如果新格倫成功回收一級火箭,這會是繼SpaceX獵鷹火箭之后,全球第二款支持軌道發射并成功回收的火箭,從而打破SpaceX獵鷹火箭獨占十年之久的行業絕技。迄今為止SpaceX已創造398次成功回收火箭的行業高峰,無法逾越。


一級回收失敗,并不影響二級繼續飛奔。升空13分16秒,新格倫第二級關機,并正式進入低地軌道。

升空接近1小時,二級再次點火,進入中高軌地球轉移軌道(Medium Earth Orbit Transfer),近地點2400公里,遠地點19300公里,軌道傾角30°。預計升空近2小時(T+1:59:18)部署有效載荷。

這次搭載了藍色起源自家演示航天器——藍環探路者(Blue Ring Pathfinder)。這款多功能太空機動平臺能夠實現多軌道和多位置的機動,可攜帶和承載多達3噸的有效載荷,通過13個接口運輸到地球同步軌道 (GEO)、地月空間 (cislunar)以及星際空間。平臺接口可容納 ESPA 和 ESPA 升級版衛星,并在平臺頂層上容納多達2.5噸的有效載荷。

ESPA是一種標準化衛星接口平臺,每個接口直徑通常15英寸可承載180公斤的次級載荷,適合小型衛星和立方星任務。ESPA Grande是ESPA 升級版本,每個接口的承載能力提升到318公斤,適合中型衛星。

這次首飛原計劃為NASA部署EscaPADE任務,發射兩顆火星軌道探測器。由于NASA預估發射大幅延期,從而取消該任務,以免錯過發射窗口,引發更多麻煩和支出。


●新格倫火箭

新格倫火箭作為藍色起源研發多年的首款軌道級火箭,屬于一款重型運載火箭,旨在支持地球軌道、地月軌道以及深空任務。

全箭超過98米,接近一座百米大樓高度。整流罩直徑7米,內部容積是同級別火箭(5米級整流罩)的兩倍,足可以容納一枚新謝潑德火箭。


▲LEO運力45噸,GTO運力13.6噸,TLI運力10噸。各項運力指標在全球現役火箭排名中列居第四,僅次于星艦、SLS、重鷹,超過長五。


新格倫火箭采用兩級推進模式。▲一級火箭配備7臺BE-4發動機,使用液氧(LOX)和液化天然氣(LNG)作為燃料,采用氧富燃循環技術,具有高效和環保的特點。每臺海平面推力550,000磅力(2,450千牛頓),支持深節流能力,有助于精確控制著陸時的推力輸出。一級火箭總推力1,746.33噸力(3,850,000磅力或17,140千牛頓)。

新格倫第一級采用類似獵鷹9號一級火箭垂直降落方式進行海上回收。2021年研發團隊為新格倫第一級設定使用次數:至少25次。這幾乎就是兩年前獵鷹復用火箭的設定目標。2023年馬斯克及其獵鷹團隊將這一目標提高到40次。目前單枚獵鷹火箭最高使用次數已達25次(B1067.25),有望在今年突破一箭30飛。

新格倫火箭第二級高23.4米,直徑7米,▲配備2臺BE-3U發動機,使用液氧(LOX)和液氫(LH2)作為燃料,設計用于真空環境,總推145.15噸力(320,000 磅力或1,420千牛頓)。

從2021年開始啟動一項名為Jarvis(賈維斯)的研究項目,旨在開發一款完全可復用的第二級。已知設計思路包括:①增加機翼,讓第二級再入時作為小型太空飛機返航;②第二級采用Aerospike engine(氣塞式火箭發動機),重返階段作為隔熱罩;③效仿星艦飛船使用高阻力襟翼和反推減速。藍源最終采用哪種開發路徑,尚待揭曉。不過,早期新格倫火箭投入使用時,只回收/復用第一級,待時機成熟后,再嘗試回收第二級。實現完全可復用一二級新格倫火箭,看來只是藍色起源的中長期研發目標。


●市場策略

藍色起源旗下所有火箭命名均取自于美國標志性宇航員。從亞軌道火箭——新謝潑德(Shepard 美國首位亞軌道飛行宇航員),到首款軌道級火箭——新格倫(Glenn 美國首位繞地飛行宇航員),再到設計概念中的超重型火箭——新阿姆斯特朗(Armstrong 美國首位登月宇航員)。

作為藍色起源第一款軌道級火箭,新格倫火箭歷經12年馬拉松式開發。最初計劃2020年首飛,之后推遲至2022年底,再之后推遲到2024年晚些時候、10月13日、2024年底。跨年之后,又從2025年1月6日延至10日、13日……直至1月16日今天。由于多次嚴重延期,導致首發任務流產。原計劃2024年10月13日為NASA部署EscaPADE任務,發射兩顆火星軌道探測器。由于屬于新箭首飛也是試飛,所以發射費用超低,低至2000萬美元。

藍色起源對外宣稱,新格倫火箭開發費超過25億美元(SpaceX重鷹開發費5億美元),投入使用后每次發射報價6800萬美元(高于SpaceX獵鷹9號商業發射價6200萬美元)。

光頭貝旗下的藍色起源(簡稱藍源/BO),從最初設計新格倫火箭,一直到如今首飛,全都是在對標SpaceX獵鷹火箭。有些是近身復刻(比如海上回收方式;采用美國東西雙發射場;自用為主、外部商發為輔),有些則是借SpaceX前車之鑒,施展后發優勢(比如新格倫的運力介于重鷹與獵鷹9號區間,瞄準搶占商發利潤最高的GEO發射市場;再比如,藍源采用固定航班模式對外商發,以每年最多8次定期發射新格倫的商業策略,推出固定價格、固定時間的商發服務套餐。以區別于目前GEO發射市場的單一服務:專發可保證特定發射時間,但發射價格偏高;雙發價格相對較低,但不能保證特定發射時間。


●回收船

藍源海上回收船正式名稱Landing Platform Vessel 1,簡稱LPV1 (著陸平臺船1號),船名Jacklyn(杰克琳),專門用于回收新格倫火箭第一級的海上著陸平臺。此前,藍色起源曾計劃改裝一艘大型渡輪,作為新格倫火箭的海上著陸回收船,但在2022年放棄該計劃,轉而打造一款類似SpaceX海上回收平臺的著陸船。2023年初開始在羅馬尼亞建造著陸船主體,2024年4月開始在法國布雷斯特Damen造船廠進行整修工程。經過短暫海上試驗后,2024年8月8日離開法國布雷斯特港,9月4日抵達美國佛羅里達州卡納維拉爾港,以此作為母港。且與SpaceX租用的港區毗鄰,甚至與SpaceX旗下兩艘海上回收平臺【請看說明書】【缺少莊重感】比鄰而居。

Jacklyn號回收船長度116米,寬度46米,比SpaceX第三艘海上回收平臺【缺少莊重感】略大些,目前尚不知曉自主能力到何程度。外界目測硬件裝備及其功能類似于【缺少莊重感】。同樣配有一艘載人支援船,名為Harvey Stone(哈維·斯通號),配合Jacklyn號著陸船一同執行回收火箭任務。這艘嶄新的海上回收平臺名為Jacklyn(杰克琳),是以美國商業航天大玩家、藍色起源投資人杰夫·貝佐斯的母親Jacklyn Bezos名字命名的。以船母的名字來命名船名,這在歐美航海文化中再自然不過了。

與此形成鮮明對比的是,SpaceX旗下三艘海上回收平臺名稱都挺非主流,甚至顯得另類怪異。全都取自馬斯克偏愛的科幻小說。【當然我還愛著你】(Of Course I Still Love You,簡稱OCISLY);【請看說明書】(Just Read The Instructions,簡稱JRTI),都來自伊恩·M·班克斯的科幻小說《游戲玩家》里的兩艘巨型星艦船名。【缺少莊重感】(A Shortfall of Gravitas,簡稱ASOG),貌似無厘頭的名字,其實也有來頭。來自伊恩·M·班克斯科幻小說的亞文化圈子,只要一提到大型星際飛船——星艦,貴圈就會膝跳反射似的使用Gravitas(莊重感)一詞來表達驚嘆之感。之所以使用A Shortfall of Gravitas短語,除了自嘲式表達「缺少莊重感」以外,該短語還自帶「缺少重力」之意。這對于依靠點火反推不斷減少降速和重力的回收型火箭來說,垂直降落在以此為名的海上平臺,再恰當不過了。

對照來看,恰好說明這兩家發射商的企業文化有多么不同。

SpaceX不用多說,太空產業顛覆者,全球太空快遞一哥,殖民火星第一推動力量,重返月球深度參與者……銳意創新,高調猛進,大破大立,特立獨行。最重要的是SpaceX因為有靈魂人物馬斯克。

藍色起源則是個妥妥的穩健者,穩健得貌似保守,循規蹈矩。創立已經24年,還停留在亞軌道彈射狀態。電商出身的貝佐斯在太空冒險,卻顯得循規保守,還不斷告誡研發團隊:「這是一場比賽,我希望是太空史上最安全的發射系統。」正因為如此,烏龜成為藍色起源的吉祥物,這正好體現了貝佐斯的龜速追求:你只有一次一步,才能更快到達。


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