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松鼠的空天随笔

 
 
 

日志

 
 

浅谈美国商业航天  

2010-02-10 14:32:00|  分类: Space |  标签: |举报 |字号 订阅

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2010年2月1日,NASA授予5家公司总计5000万美元的合同,用于开展商业载人航天的前期技术开发工作。这5家公司分别是Blue Origin,Boeing,Paragon,Sierra Navada和ULA,合同金额分别为370万美元,1800万美元,144万美元,2000万美元和670万美元。在同一天,NASA的2011年预算公布,星座计划被取消,至此商业载人航天成为未来美国人登上太空的唯一国产选择。

NASA开展商业航天活动既有政府开展成本过高的考虑,也有文化历史的渊源。长期以来,信奉自由市场经济的美国人就试图在航天领域引入商业公司,加强竞争降低成本。如果说在早期他们还被贫弱的技术所限制的话,经过NASA数十年的积累和冷战结束后俄罗斯航天基础的扩散,航天开发对于普通商业公司不再是高不可攀的方向。不过,商业航天活动长期以来依赖于政府资金的支持,这在未来很多年恐怕都不能避免。让人欣喜的是私人资金支持的航天技术开发也逐步登上历史舞台。互联网泡沫时代的弄潮儿,很多人的儿童时代都是在阿波罗计划的梦想中长大的,他们有足够的资本后,开始涌向航天领域,从X-Prize的简单跨过100公里高度线到SpaceX完全私人资金开发的Falcon系列火箭,无不显示了那股年轻的力量。NASA也一直试图扶植新的商业公司参与航天竞争,很早以前就授予SpaceX等公司合同,用于开发新的运载工具和飞船。

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COTS中标的SpaceX公司Falcon9火箭与Dragon飞船


2005 年开始COTS的竞争,20家公司参与提出21个方案。在经过7个月的选择后,2006年5月初步选定六家公司,分别是Andrews Space公司, Rocketplane-Kistler (RpK)公司, SpaceDev公司 Space Exploration Technologies (SpaceX)公司, SPACEHAB公司和Transformational Space Corp (t/Space)公司。最后SpaceX和Rocketplane-Kistler公司胜出,被授予总计4.85亿美元的合同用于开发运载火箭和相应的货运飞船。不过此后Kistler公司未能及时完成技术开发,2007年9月被取消了合同。2007年10月22日开始第二轮竞标,共收到13个方案。第二轮主要在四个公司Spacehab,Andrews space,PlanetSpace和Orbital Sciences公司中竞争,最后选定了Orbital Sciences公司,获得1.7亿美元的开发合同。这样,SpaceX和Orbital Sciences成为最后的胜利者,2008年12月23日,NASA和这两家公司签订合同,按合同在2010年~2016年间,这两家公司将向国际空间站提供货运服务。合同总金额为35亿美元,其中Orbital Sciences公司的Cygnus飞船发射8次总价值19亿美元,SpaceX公司的Dragon飞船发射12次总价值16亿美元,他们在合同期间需要各向国际空间站运送20吨的货物。在美国总统奥巴马上台后,大力提倡国际合作的背景下,国际空间站有望延长寿命。NASA的2011年预算在2月1日公布后,正式标志国际空间站寿命至少会延长到2020年,这意味着SpaceX和Orbital Sciences公司的几乎必定要获得新的货运合同,当然前提是他们的技术开发顺利,验证了航天发射工具的可靠性,并表现出足够的航天货运能力。

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COTS中标的Orbital公司Taurus II火箭与Cygnus飞船

在 COTS合同开展的同时,商业载人航天的发展也如火如荼。SpaceX和Orbital Sciences都表现出开发载人飞船和载人火箭的兴趣,尤其是SpaceX大力鼓吹自己的Dragon载人飞船,Orbital Sciences也顺势推出了载人版的Cygnus飞船。但是此前NASA一直在全力开展星座计划,近地轨道载人运输属于Ares I火箭加Orion飞船负责,由于NASA在AresI和Orion的开发上屡屡出现进度拖延和经费超支的情况,最终2010年2月1日,NASA的 2011财年预算正式终止了星座计划的开发,近地轨道载人飞行在奥巴马的设想中也全部交给商业公司负责,在这种背景下同样是2月1日发布的5000万美元合同就很容易理解了。不过很奇怪的是COTS中风头正劲的SpaceX和Orbital Sciences公司都出局,目前还不清楚是出于各公司间的平衡考虑还是技术问题。根据spaceflightnow的报告,SpaceX 公司的CEO Musk声称他对此并不感到意外,因为此次CCDev的合同面向的是基础的技术项目,这些项目中的很多内容对于SpaceX公司来说已经是现成的技术,NASA也宣布这仅仅是CCDev的开始。根据这些内容分析,CCDev现在的进度和COTS在2006年5月的进度大致相同,SpaceX等公司也不是失去了CCDev的参与机会。今年SpaceX将演示Falcon9发射Dragon飞船向国际空间站运送物资,如果CCDev也能维持这个进度的话,2014年左右我们有希望看到CCDev的某家公司验证向国际空间站提供载人飞行的能力,这对于CCDev预计要在2016年提供服务来说,似乎算是一个不错的预兆。



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CCDev第一阶段中Blue Origin公司获得开发测试用飞船


从2月1日发布的合同看,Blue Origin公司将负责开发发射逃逸设施和结构测试用的亚轨道混合载人飞船;

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CCDev第一阶段的波音公司方案,内部代号Orion-Lite

波音公司负责开发一个7人组的载人飞船(波音代号Orion-Lite),波音的 Orion-Lite飞船是和Bigelow公司共同开发的;

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CCDev第一阶段中Paragon公司的空气循环系统

Paragon公司负责开发一个空气循环系统,用于未来载人飞船的空气跟新;Sierra Nevada公司收购了SpaceDev公司,由此进入CCDev的领域,他们的项目是来自子公司SpaceDev的Dream Chaser太空飞机,载员7人;

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CCDev第一阶段中SNC公司的Dream Chaser飞船

ULA是Boeing和LockheedMartin合资的公司,ULA垄断了美国军队的航天发射。NASA的 CCDev项目此次授予的670万美元资金,ULA将用来为他们的EELV火箭开发Emergency Detection System(应急监测系统),增强EELV的安全性以满足未来载人航天发射的要求。

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CCDev第一阶段中ULA获得了EDS的合同

由于这仅仅是 CCDev的初始阶段,未来SpaceX和Orbital Sciences公司很可能在下一轮中继续参与甚至脱颖而出也很可能,毕竟对比CCDev现有的方案,他们的飞船会更早得到实际验证。当然,如果 Dragon或是Cygnus飞船出现失败甚至是Falcon9或Taurus II火箭出现问题,那笑的更早就要变为劣势了。从进度上说,SpaceX在今年才首次发射Falcon9火箭,随后就要连续进行Dragon飞船的国际空间站验证任务,Orbital Sciences的Taurus II火箭和Cygnus飞船也是如此,技术上这不能不说是一个很冒险的举动。相对而言,现有CCDev的几家公司,他们采用的方案是新的飞船,但使用 ULA提供的EELV火箭,EELV火箭经历了数十次发射无一失败的历史记录,再加上ULA新得到资金去开发应急监测系统,新的飞船也会增加逃逸装置 (LAS)增加安全性,从火箭的可靠性来说要比 SpaceX和Orbital Sciences强得多。CCDev现有的5方提出的方案主要是Sierra Nevada的Dream Chaser飞船和Boeing公司的Orion-Lite飞船,前者是基于HL-20的设计,更像是航天飞机,后者是Boeing和Bigelow联合的设计,与星座计划的Orion无关。与得到COTS合同的SpaceX和Orbital Sciences相比,他们的飞船进度则要落后不少。未来的美国载人航天飞船将从这些方案中选出,到底鹿死谁手,按COTS的进度看过两年就该有消息了。不过作为航天爱好者,笔者其实不怎么看好他们能在进度和技术与安全性上全面满足 CCDev的需求,NASA前任局长Griffin同样认为商业载人航天还不成熟,他在接受采访时说“I'm one of the biggest proponents of commercial spaceflight that there is, but it doesn't yet exist”,并且认为奥巴马破釜沉舟彻底毁灭NASA经营数十年的载人航天能力转向商业载人航天项目的做法是愚蠢的。当然,对于商业航天的乐观者也有不少,其中很多人的乐观来自于他们认为商业航天必将带来更低的成本价格和更广阔的市场,是历史发展的必然趋势。不过需要指出的是,反对者对此并不怀疑,而是认为商业航天尤其是商业载人航天在技术上还有待成熟。到底COTS和CCDev的未来会如何,是夭折的早产儿还是奥巴马在任最明智的选择,未来5年内就可以见分晓了,让我们拭目以待吧


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