星艦普及後,近地衛星發射成本將下降至100元/kg

2020-12-12 小龍解讀

近期,Spacex公司執行長埃隆馬斯克對未來星艦的成本控制做了詳細說明,在星艦最終普及後,其LEO成本最終控制在1-2萬美元/噸的水平,也就是10-20美元/kg,約100元/kg。

現階段,人類進入太空的成本相對來說比較高,以美國已經退役的太空梭為例,其LEO的價格高達2.5萬美元/kg,這種價格註定是和民用脫離的,即使是最強大的美國,其每年的發射太空梭的次數也是以個位數計數,每次的發射費用高達5億美元,而傳統的一次性火箭發射成本也很高,都是以億美元為單位,馬斯克曾說過,每次火箭發射相當於報廢一架波音飛機。

Spacex公司的獵鷹9可復用火箭的發射成本已經做到了傳統火箭的25%,設計可連續發射10次而不需要大修,但是離大規模進入宇宙還有不小的距離,主要的原因是,第二級仍然不可避免的拋棄,發動機檢修維護費用居高不下,每次發射後,發動機都必須進行拆解,清洗和維修,原因是液氧煤油發動機每次使用後燃燒室都會產生積碳,為了下次發射的安全,必須進行以上步驟,同時,整流罩的收集,搬運,翻新等等,也需要大量成本,目前,獵鷹9的成本主要集中在大量的人力成本上,不過即使這樣,其最終發射成本也控制在了一次性火箭的25%,近年來已經壟斷了整個航天發射市場。

馬斯克表示,未來星艦的發射成本將控制在傳統火箭的0.1%,和傳統民航客機的使用成本沒有任何區別。不能讓這短短300KM的高度成為限制人類發展的桎梏,20世紀,人類徵服了天空,21世紀,人類將進入宇宙,依靠的就是星艦,為了達到這個目標,整個項目將圍繞以下幾方面展開:

1.實現大規模量產:和過去波音的發展一樣,星艦將實現大規模的工廠量產,和波音的飛機一樣,星艦也是一個大規模量產的產品,Spacex將新建量產星艦的專業工廠,引進大規模的生產製造設備,將量產成千上萬的數量,這將大大降低製造成本。

2.嚴格控制生產製造成本:現款星艦依靠不鏽鋼製造,並且以後的星艦也將依靠不鏽鋼製造,這將帶動整個產業的發展和升級,隨著工藝的不斷升級,製造成本也將不斷下降,技術含量也將不斷提高,並且,不鏽鋼這種材料其成本價格也遠遠低於航空鋁合金。

3.專門的火箭發動機量產工廠:Spacex認為,火箭發動機和星艦的關係類似於傳統航空發動機廠商和飛機廠商的關係,於是專門將發動機工廠剝離出來,將來也可能成立專門的火箭發動機製造公司,類似洛克達因,其實作為星艦最核心的部件,液氧甲烷的猛禽發動機佔了成本的大頭,類似於傳統飛機,大家可以看到星艦在普通的,甚至露天建造的星艦本體,但事實上,發動機卻是精良製造的產品,發動機必須在無塵,恆溫的精密工廠製造和組裝,這點和航空發動機製造一樣,Spacex認為,火箭發動機就是精良製造的產品,容不得一絲馬虎,這類精密製造的產品由專業工廠製造,類似勞斯萊斯,GE,普惠,並且從總公司剝離後,將專於發動機的精密製造和研發,如果有可能,未來還可能提供發動機產品給其它公司使用,發動機雖然精密製造,但終歸也是量產化產品,成本也可控制,並且星艦的猛禽發動機其使用次數高達上千次,檢修周期也高達上百次,其人力成本也不會太高,和液氧煤油的獵鷹9有本質區別。

4.大規模的燃料工廠建立:星艦未來將大規模的使用高純度的超低硫液態甲烷和液態氧,使用的規模及其龐大,和目前全球大規模使用的航空煤油生產提煉類似,星艦大規模量產後,這兩種物質的生產和使用將進入大規模工業生產階段,使用的規模將呈指數級增長,靠現在小規模的生產已經不能滿足需求,為此Spacex已經開始提前做準備,將首先在全球實現液態甲烷和液態氧的工業生產,甲烷的大規模生產和提煉將首先和傳統石油和天然氣生產商合作,首先實現天然氣的甲烷分離和提煉,在更久的未來,也可實現二氧化碳-氫氣合成方法製取,甚至專門的生物發酵方法製取,隨著星艦的大規模量產,這些問題都能得到解決,至於液態氧,更好製取,傳統空氣分離即可實現大規模製取。

隨著星艦的開發研製逐漸轉入大規模試驗階段,星艦將在未來逐漸成為人類通向星際文明的強大利器,其發明的意義不亞於飛機的發明,人類即將成為全新的文明。總之,人類即將迎來星艦的時代,進入宇宙將很快成真,一個全新的星級文明時代已經開始了。

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