美國航天新玩家:專注可批量生產小火箭,已秘密運作三年

2021-01-08 36氪

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編者按:美國航天領域,又有一位新玩家橫空出世,名為阿斯特拉(Astra),已經秘密運作三年,專注打造能夠快速發射的小火箭,是美國國防部DARPA舉辦的火箭發射挑戰賽前三名之一,也是目前唯一一家仍在堅持挑戰的公司,正在努力實現幾周內從不同地點發射兩枚載荷不同的火箭。

對於一個需要6到12個月時間來校準新發射地點和有效載荷細節的行業來說,這將是一個難以置信的快速轉變,也是一個有望改寫航天規則的壯舉。

所以,阿斯特拉(Astra)是一家什麼樣的公司?

近日,《彭博商業周刊》記者Ashlee Vance發表了一篇文章,對其進行了詳細報導。文章名為「A SMALL ROCKET MAKER IS RUNNING A DIFFERENT KIND OF SPACE RACE」,由36氪神譯局編譯,希望能夠為你帶來啟發。

阿斯特拉(Astra)在阿拉米達(Alameda)總部外進行火箭測試。

1月18日上午,一枚40英尺長、4英尺寬的火箭,出現在加利福尼亞州阿拉米達(Alameda)(舊金山灣區東部的城市)安靜的郊區。

一些工程師和金屬扳手工人很早就開始工作,安裝好火箭,並把它連接到一堆電子設備和電子管上。

在一些黑色金屬腳手架的幫助下,這個裝置站得筆直。底部的三分之一閃著鋁光,其餘的部分都像演員的牙齒一樣白。

在一天的準備過程中,工程師團隊泵入了各種氣體和液體,為火箭的閥門、艙室和其他部件進行關鍵測試做準備。

午夜過後不久,火箭準備進行一次被稱為「冷流」(cold flow)的演習,以確保其推進劑罐能夠處理液體燃料。

一旦工程師團隊完成了對火箭的燃料加注,進行了必要的測量,並檢查了洩漏情況,他們只需通過向空氣中釋放大量液氮來排空機器就行了。

關於液氮的問題是,它必須要保持超低溫以維持液態。一接觸到外面的空氣,它會立刻沸騰起來,形成一片200多碼長的滾滾白雲。隨著探測團隊的探照燈照射到測試地點,這個奇怪的霧狀怪物很容易被住在2000英尺以外的房子裡的任何人看到。

不過,很快火箭就會被卡車運往下一個臨時停放地——阿拉斯加州科迪亞克(Kodiak)的一個太空港。

▲阿斯特拉(Astra)的聯合創始人亞當·蘭登(Adam London)(左)和克裡斯·坎普(Chris Kemp)(右)在火箭發動機試驗室內。

在接受《彭博商業周刊》採訪之前,這項試驗的發起者、成立3年的阿斯特拉(Astra)火箭公司一直在秘密運作。

其創始人說,他們想成為太空中的聯邦快遞公司(FedEx Corp.)。他們的目標是製造小型、廉價、可以批量生產的火箭,為日常太空飛行、將衛星送入近地軌道提供便利,每次發射的成本僅為100萬美元。

如果阿斯特拉(Astra)計劃中的科迪亞克飛行在2月21日成功,它將火箭送入軌道的速度將會創下全新記錄。

其執行長克裡斯·坎普(Chris Kemp)表示,他更關注的是製造更多火箭的後勤保障工作,而不是這次發射。他表示:「我們對如何擴大業務規模進行了更廣泛的考慮。」

在航空航天行業中,能夠快速發射火箭非常罕見,而且通常效果並不那麼好。 但美國政府已經把快速發射火箭列為國家優先事項,而阿斯特拉(Astra)目前是國防部的寵兒。

它是五角大樓的研發部門——國防高級研究計劃局,簡稱 DARPA——舉辦的火箭發射挑戰賽(Launch Challenge)的三名決賽選手之一。

這場競賽的規則是:無論哪家創業公司能夠在幾周內從不同地點發射兩枚載荷不同的火箭,都將獲得1200萬美元的獎金。

而且,阿斯特拉(Astra)是目前唯一一個仍在競爭的決賽選手。

億萬富翁理察·布蘭森(Richard Branson)的旗下的維珍軌道公司(Virgin Orbit),在火箭方面工作了大約十年,已經退出了競賽。進入決賽的第三家公司Vector Launch Inc.於去年12月申請破產。

這讓阿斯特拉(Astra)陷入了和物理學規則的競爭之中,這可能就是為什麼坎普反常態地試圖為科迪亞克發布會設定適度期望的原因。

工作人員安裝了五個引擎,為火箭的第一級提供動力。

「如果這是一次軌道飛行成功,那將是史無前例的,」他說。「我們想強調的是,這只是我們正在進行的眾多發射活動之一。」

這位42歲的執行長,曾在美國國家航空航天局(NASA)工作了近5年,但他並不是一名訓練有素的火箭科學家。

在經營了一系列網際網路創業公司後,他於2007年加入NASA,最終成為NASA的首席技術官。在NASA工作期間,他領導了一個名為Open Stack的開源軟體項目,這個項目在數據中心和雲計算領域備受追捧。

2011年,他離開NASA,希望從Open Stack的成功中獲利,並創辦了他的下一家公司Nebula,之後被亞馬遜的雲計算服務超越,甲骨文公司在2015年收購了Nebula的一部分。

由於不知道下一步該做什麼,他花了幾年時間尋找新的想法。在這期間,他遇到亞當·蘭登,阿斯特拉(Astra)的聯合創始人和首席技術官。

現年46歲的蘭登,是一名「火箭人」。他擁有麻省理工學院的航空航天工程博士學位,擅長計算阻力係數和重力損失。

他花了12年的時間在舊金山市中心經營一家名為Ventions的小型火箭公司。Ventions的少數員工,在他們的臨時實驗室專注於微型火箭技術,依靠NASA和美國國防部DARPA的合同和零星的諮詢工作為生。

到2016年,蘭登已經下定決心建造他夢想中的火箭,但他需要更多的資金。

坎普和他在爭取投資者方面的才能似乎很匹配,在多次交談之後,他們聯手了。「我喜歡克裡斯的熱情,他思考故事的能力,當然還有他的關係網,」蘭登說。

阿斯特拉(Astra)150人團隊的其他成員,包括一些航空航天領域老手——SpaceX的前僱員,如克裡斯·湯普森(Chris Thompson)(SpaceX 創始團隊的一員)、馬特·雷曼(Matt Lehman)(推進器)、羅傑·卡爾森(Roger Carlson)(龍飛船)和布萊森·詹蒂萊(Bryson Gentile)(獵鷹9號火箭)。

但也有很大一部分人來自火箭部隊或者完全來自其他領域。 大部分的發動機製造工作都由前海軍發動機工程師本·法蘭特(Ben Farrant)完成,他職業生涯的大部分時間都花在了賽車調教上。

萊斯·馬丁(Les Martin)是一名發射和測試基礎設施工程師,他在海軍陸戰隊學習電子學之後,先後為SpaceX、維珍銀河公司和螢火蟲航空公司建造了測試臺。

「我對火箭一無所知,」他說。 「但在這些創業公司中,你幾乎可以很快地參與到每一個方面。」

阿斯特拉(Astra)已經從包括 Acme、 Advance、Airbus Ventures、Canaan Partners、Innovation Endeavors和 Salesforce 聯合創始人馬克·貝尼奧夫(Marc Benioff)在內的投資者那裡籌集了1億多美元。

在過去幾年裡,數十億資金流入了商業太空航天項目,通常都流向了像阿斯特拉(Astra)這樣的新進入者,它們避開了與埃隆·馬斯克(Elon Musk)的SpaceX和政府支持的大型火箭製造商的直接競爭。

大型火箭是航天行業的核心,大約一個月飛行一次,每次發射成本為6000萬-3億美元,通常運載數噸貨物。

阿斯特拉(Astra)表示,他們每天計劃將大約450磅的貨物送入軌道,這些發射任務將被推銷給幾十家製造新型小型衛星的公司,比如Planet Labs、Spire Global和Swarm Technologies等等。

傳統的軌道網絡是由相對較少的幾顆汽車大小的衛星組成,而Planet和它的競爭對手,則製造了幾十到幾百顆籃球大小的衛星,用於非常特殊的軌道上,幾乎可以實時地拍攝、跟蹤和連接地球上的事物。

目前,沒有人真正知道運送這些衛星的小型火箭的市場有多大,是否可行。

2006年,彼得·貝克(Peter Beck)在奧克蘭創立了Rocket Lab,是目前唯一一家正在積極發射的小型火箭製造商。

2019年,Rocket Lab將6枚火箭送入太空,並將於今年發射大約12枚火箭。它的成功給阿斯特拉(Astra)和維珍軌道等公司帶來了巨大壓力。

加州阿拉米達附近的一座25萬平方英尺的火箭工廠即將投入使用。

阿斯特拉(Astra)一直秘密運營,現在還沒有一個網站,部分原因是為了避免被迫設定不切實際的最後期限。它的大多數員工的在線簡歷上,都把他們的僱主列為「隱形太空公司」(Stealth Space Company)。

在阿拉米達的前海軍航空站,阿斯特拉(Astra)接管了一座幾十年前用來在室內測試噴氣發動機的破舊建築,這有助於保持其機密性。

這一設施有兩條長長的隧道,可以通過排氣塔將火焰和灼熱的空氣送上去,厚厚的混凝土牆能夠吸收試驗失誤帶來的爆炸衝擊。

這種設置,使得阿斯特拉(Astra)能夠進行上千次火箭引擎運行測試,而不會引起鄰居的注意。

這也意味著阿斯特拉(Astra)可以現場測試引擎的速度,並迅速調整硬體,而不是去其他火箭製造商通常進行引擎測試的莫哈韋沙漠或德克薩斯州的開闊地帶。

坎普說,Rocket Lab目前的發射成本大約是750萬美元一次,這個數字太高了,而且這家公司的電子火箭也存在過度設計。

阿斯特拉(Astra)沒有像Rocket Lab那樣,使用碳纖維作為火箭機身,並採用花哨的3D列印部件,而是堅持使用鋁和用普通工具製造的簡化引擎。蘭登的團隊已經嘗試製造出阿斯特拉(Astra)版本的收音機、點火器,甚至是火箭運輸工具,它們的成本低、性能好、易於重新製造。

除了火箭測試大樓外,阿斯特拉(Astra)還在建造一個佔地25萬平方英尺的製造工廠。坎普說,這個工廠每年可以生產數百枚火箭。

「我們的戰略是始終關注利潤,」他表示。 「沒有什麼是神聖的。 我們能夠以每次發射250萬美元的價格提供有效載荷,我們的目標是繼續降低價格,提高我們系統的性能。」

大多數航天公司的第一艘飛船都以糟糕的方式爆炸,但Rocket Lab有一個幾乎完美的發射記錄。 貝克(Rocket Lab創始人)是一位自學成才的火箭工程師,他將完美主義當作一個賣點。

「如果有人想造一個超級不精確的火箭,那就讓他們去造吧,」他說。 「我不是來製造垃圾的。」

2018年,阿斯特拉(Astra)的前兩次發射——每一次都是現在火箭的一個小型版本——都跌落在了科迪亞克海岸線上,在壯觀的煙火表演中解體。

在測試過程中,一位工程師開著叉車接近火箭的電子設備。

為了贏得1200萬美元的獎金,阿斯特拉(Astra)需要將DARPA選擇的一顆衛星送入正確的軌道。

然後,五角大樓將選擇另一個發射場——可能在加利福尼亞、佛羅裡達或維吉尼亞的某個地方——並給阿斯特拉(Astra)幾周時間,把新的火箭送到新的發射臺。

對於一個需要6到12個月時間,來校準新發射地點和有效載荷細節的行業來說,這將是一個難以置信的快速轉變。

「這正是我們所預期結果,」坎普表示。 「我們在這些發射上的許多目標都實現了,我保證,如果團隊沒有從這次經歷中受益,我們不可能在三年內建造出我們的軌道火箭。」

蘭登則更為謹慎,但也相當樂觀。 「我確實曾經預計我們現在應該在軌道上了,」他說:。 「但是,除了事情比你想像的要困難一些之外,事情的大方向與我們最初的計劃非常吻合。」

在阿拉米達的工廠中,還有挑戰等待著阿斯特拉(Astra)。

坎普說,公司已經與付費客戶籤署了十幾項發射合同,並計劃在阿拉斯加馬紹爾群島建立一個與阿斯特拉(Astra)匹配的發射臺。他說,到目前為止,還沒有直接從加州阿拉米達發射的計劃。

譯者:尺度。

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