用飛機放衛星的新技術,價格只要馬斯克家的2折

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撰文 七君

說到放衛星的科技公司,我們很容易想到馬斯克的 SpaceX、亞馬遜的貝索斯的 Blue Origin。

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但其實在5年前,另一位航空業大佬也開始琢磨放衛星的技術,他就是維珍公司的老闆理查德•布蘭森(Richard Branson)。

這位大佬曾經在2018年讓飛機飛入了太空,對,就是那個要讓烏鴉人類坐飛機巴士到太空旅行的維珍銀河(Virgin Galactic)。

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維珍銀河進入太空的第一人稱場面

觀摩維珍銀河一日遊給人影響最深的話是機長的那一句:“幾十億美金燒的風景真不錯啊!”

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布蘭森也有個放衛星的太空夢。17年,維珍成立了一個叫做 Virgin Orbit 的新公司,它在2年前開始推出用二手飛機放衛星的技術。

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今年4月初,這架能放衛星的飛機已經完成了研發階段最後的帶燃料測試,下一步就是直接放衛星了。雖然 Virgin Orbit 還沒有正式發射衛星,但是已經和包括NASA、美國國防部在內的許多機構簽署了價值千萬美金的發射合同。

來看看這種特殊的放衛星飛機吧。

這個放衛星的飛機叫做“宇宙女孩”(Cosmic Girl),它原本是維珍的一架波音747-400客機。

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改造後,以前的客機內部的經濟艙的設備全部被拆除了,看起來只剩了一個空殼。這樣一來,宇宙女孩減重 22噸,相當於火箭燃料的總重。

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而頭等艙被改造成了工程師的工作室。

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改裝後的波音宇宙女孩可以把火箭帶入距地表1萬米的平流層。顯然,進入平流層頂部需要有強大的動力,改造的波音飛機主要依靠4個通用電氣CF6引擎。

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到達指定高度後,在發射火箭的時候,飛機會昂頭呈30度角,然後釋放火箭。

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火箭和飛機分離後,被火箭推進器推入太空,接著將運載的小型衛星送入軌道。

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來看看這個宇宙女孩的胳肢窩夾住的火箭 LauncherOne。

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LauncherOne 是個兩節式火箭,有21米長,25噸重,和 SpaceX 家的火箭相比的確很嬌小。但嬌小就是它的優勢,它可以運載從麵包這麼小到冰箱這麼大的衛星,飛行速度可以達到聲速的20倍,即每秒6800米。

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LauncherOne 的燃料是火箭的常見燃料液氧煤油(RP-1),而 LauncherOne 的引擎測試簡直大片視效——

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2019年7月,LauncherOne 已經做了一次不帶燃料的機上釋放測試,助推器按計劃掉入加州的沙漠中。

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這種火箭發射方式被稱為空中發射技術(Air launch)。

在近十年裡,NASA、美國軍方、世界第4大軍工生產廠商諾斯洛普·格魯門 (Northrop Grumman)和微軟聯合創始人保羅•艾倫設立的平流層發射系統都做過空中發射。

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微軟聯合創始人保羅•艾倫設立的平流層發射系統設計製造了專門的飛機

空中發射技術的出現,是暴增的需求帶來的。

衛星可以支持通訊,提供互聯網,還可以進行地球數據蒐集,用處多多。目前我們頭頂有大概2千個衛星,但它們的數量在幾何式增長。2018年有365個衛星發射升空,平均一天一個,但預計到2025年這個數量將達到每年1100個。

馬斯克家的 SpaceX 建造發射的獵鷹9號運載火箭每次發射花費超過6200萬美金。按照已經相對“平價”的馬斯克家的發射費用來算,衛星發射的市場將在未來五年裡達到至少千億美金的規模,難怪貝索斯和微軟創始人保羅•艾倫他們都紛紛開始佈局。

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每年發射的衛星數量不斷增長,其中通訊衛星和地球觀測衛星佔最大的比重。

圖片來源: Union of Concerned Scientists

不過對於小型衛星來說,獵鷹9號運載火箭的運輸成本還是太高昂了。為了能蹭火箭發射臺,許多小型衛星不得不“拼車”共享火箭,傍住主載衛星的大腿才能升空,這種方法被稱為 ride-share。

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小型衛星

然而,傳統的火箭發射臺常常被訂滿,即使使用 ride-share 的方案,每次火箭發射也要排隊等好幾年的功夫。

另外,ride-share 還需要看主載衛星的臉色,如果主載衛星不飛,那麼就只有一起陪著等的份了。

和固定在地表的火箭發射臺相比,空中發射技術卻方便多了。

維珍公司表示:“現有的火箭發射臺已經人滿為患,而空中發射技術不需要昂貴的地面發射臺,且更適應變化的天氣。”

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比如,理論上運載飛機可以從全世界任何有機場的地方把衛星帶走,然後帶入不受下方對流層影響的平流層發射,而不需要像重型衛星那樣運到佛羅里達等地的發射臺才能發射。

把火箭加載在宇宙女孩上也很快,只需要24小時不到的時間。但是傳統的火箭在火箭發射臺上的安裝時間需要幾天甚至幾周。火箭運載飛機還可以重複利用,碳排放比普通發射臺要小得多。

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當然,空中發射的最大優勢在於成本。

Virgin Orbit 的特殊項目副總裁 Will Pomerantz 介紹,這種衛星發射方式可以把發射臺發射的價格,也就是5000萬美金降低到1200萬美金左右,換句話說可以打個2折。

有了空中發射這種相對低成本的衛星發射手段,偏遠地區也可以發射自己的因特網和氣象衛星了。實際上,上文提到的維珍銀河就是用空中發射的方式進入太空的。

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衛星發射原價99999999,現價99.9包郵上天和月球肩並肩,現在下單24小時內飛行員上門提貨,這樣的日子指日可待了啊。

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