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谈美国军方与商业航天产业的关系

本文来自微信公众号:小火箭(ID:ixiaohuojian),作者:邢强博士

这些年,小火箭亲眼见证和部分参与了中国商业航天产业的诞生和崛起的过程。

在与第一线工程师弟兄们的交流和与资本大佬的对话中,对产业有些体会,同时也终于能够看到产业的曙光。

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虽然比美国起步晚了一些,但是中国在2015年开始拥有商业航天产业以来到现在,中国民营商业航天产业率先于日本,已经实现了亚轨道带载荷的飞行。

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就在本文正在写作之时,公元2019年5月4日当地时间凌晨5点45分,日本首枚民营火箭在其第3次尝试中实现了亚轨道飞行,弹道最高点超过了100公里的卡门线。

该火箭的所有研制和发射费用都是由日本热爱太空探索事业的人们共同捐助来的。

 

国别 首星发射时刻        制表:小火箭

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苏联 1957年10月04日19时28分34秒

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美国 1958年02月01日03时47分56秒

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法国 1965年11月26日14时47分21秒

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日本 1970年02月11日04时25分01秒

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中国 1970年04月24日21时35分45秒

中国是苏联、美国、法国和日本之后,第5个具备用自己的火箭独立将卫星送入预定轨道能力的国家。

中国的首颗卫星入轨,比日本晚了2个多月。好在在商业航天时代,中国的民营火箭比日本的民营火箭早1年多实现超越卡门线的亚轨道飞行。

本文,小火箭和大家共同探讨以下几个话题:

1. 商业航天的火箭,有没有充足的卫星发射订单来支撑?

2. 作为在轨运营的卫星的重要组成部分,军用卫星有没有开放给商业航天产业进行发射的可行性?

3. 政府与军方在商业航天产业的发展过程中,会扮演怎样的角色,给出怎样的政策?

4. 产业的发展会给人类的军事和商业航天给出怎样的新的应用场景?

这类问题,我们探讨了很多,也有了部分的实践和摸索。

在这里,小火箭以美国军方与美国商业航天产业的关系为案例,准备从发射订单、启动项目、悬赏大奖、科研投入和新的应用场景这5个方面来阐述。

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刺破苍穹的是火箭和不羁的灵魂:虽然全球火箭发射的全年订单总和,只有62亿美元(前一年是55亿美元)。但是,火箭发射关系着整个商业航天产业乃至人类太空探索事业的成败。

——小火箭

发射

军方会不会直接购买商业航天产业的发射服务,用提供卫星发射订单的方式,直接支持商业航天产业呢?会的。

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2019年3月28日,在新西兰马希亚半岛,Rocket Lab公司的一枚电子号运载火箭成功升空,将一颗名为R3D2的技术验证卫星送入预定轨道。

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注意,是R3D2,不是R2D2。

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R3D2是 Radio Frequency Risk Reduction Deployment Demonstration 无线电频率风险降低部署演示的缩写。全称里有3个R和2个D,缩写就成了R3D2。R3D2能够在太空展开一个巨大的聚酰亚胺薄膜天线,为地面通信做强有力的技术支持。有关这种材料,详见小火箭在2017年年初的公号报告《卫星表面的金色薄膜,一种重要的军事和工业材料》

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R3D2是美国国防高等研究计划局在2019年的重点卫星项目。1958年,美国成立了国防部高等研究计划局。

如果大家像小火箭一样,花些时间去翻阅该部门成立伊始的宣言的话,就能够和我一样对当年苏联把人类第一颗人造地球卫星斯普特尼克1号率先送入太空这件事给美国带来如此深远的影响而心生感慨。

该宣言如下:

“1958年2月7日,美国国防高等研究计划局创立。本部门的首要使命,是为了防止类似斯普特尼克1号危机那种事件再次发生。”

小火箭注:1957年10月4日,人类第一颗卫星进入太空,短短4个月之后,这个部门就成立了!

回到今日,再看该部门的宣言,斯普特尼克1号卫星的影子依然存在:

“斯普特尼克1号卫星的成功发射标志着苏联在太空竞赛中曾经打败了美国。我们的使命是防止此类事件再次发生。这个使命将随着时代的变化而自动演进。今天,美国国防高等研究计划局的使命依然是防止美国的科技在任何领域被其他国家超越,同时我们也将针对我们的竞争对手而在科技领域不断产生新的突破。”

这个口气好像很大的样子,尤其在崇尚口头谦虚的东方文明看来,简直是可以称得上狂妄了。但是,实际上,这个部门在科技领域的确颇有建树。

小火箭仅举几个例子:互联网、激光、高性能芯片、电磁炮、空天飞行器、全球定位系统、隐身技术。

这些技术如果追本溯源的话,几乎都能找到国防高等研究计划局的影子。

这个神秘的部门,拥有140位科研人员,每年平均掌握着29.7亿美元的科研经费,直接向美国国防部最高层负责。

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按美国国防高等研究计划局的说法,R3D2的聚酰亚胺薄膜天线能够达到2.5米的直径,这对于这颗由野心勃勃的诺斯罗普·格鲁曼打造的只有150公斤重的小卫星来说,可以说是很大了。

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小火箭认为,美国国防高等研究计划局找到民营商业航天企业Rocket Lab进行的这次成功的发射,在以下几点达到了预期:

第一:对小卫星战时应急响应的能力进行了验证。证明了采用现代技术武装起来的小卫星,能够在部分专业领域实现和代替原本只有大卫星才能实现的功能;

第二:打通了美军最为前沿,保密程度最高的部门对民营商业航天企业的采购与支付渠道;

第三:实践了快速响应和快速部署的设想。用小型运载火箭发射的方式,完成了之前需要论证若干年的技术验证星的入轨和工程化应用;

第四:在传感器层面和数据传输层面为未来的军用天基互联网技术积累了经验;

第五:整个发射过程,面向全球直播。展示了美国军方的开放程度,同时也达到了技术威慑的目的。

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上图为民营商业航天企业Rocket Lab公司的电子号运载火箭在新西兰升空,为美国国防高等研究计划局发射R3D2技术验证卫星的场景,摄于2019年3月28日。

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位于新西兰的这个美丽的半岛,成为人类进行太空探索的一个新的出发点,同时也成为了人类验证尖端军事技术的一个重要基地,开始引起全球的关注。

上图为某遥感卫星对该半岛进行的高清成像。那个发射场在上图半岛尖角的南端。

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具体坐标为:南纬  39° 15′ 41.4″ S;东经  177° 51′ 53.56″ E

美国国防高等研究计划局在今年(2019)的这次发射并不是偶发事件。对于美军来说,与商业航天产业的合作已成趋势。

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2019年5月5日,Rocket Lab 公司进行了他们的首次夜间发射,同时也是电子号运载火箭载荷质量最大的一次发射(180公斤)

这次出手的,是美国空军。

这枚电子号火箭的绰号为“长相有趣的仙人掌”,她以一箭三星的方式把3颗技术验证星送入预定轨道。

第一颗星是基于小卫星平台的X波段合成孔径雷达技术验证星。约克公司的设计,能够让这颗小卫星穿透云层实施对地观测;

第二颗星是美国空军作战研究实验室资助的小型化空间态势感知卫星。这种只有6U(10厘米×20厘米×30厘米)的,鞋盒子大小的小卫星将会在未来3到5年里,改变战时侦察和通信的概念。截止小火箭写本文的这个时刻,小卫星战时跳频传输的工程化应用试验已经完成;

第三颗是美国空军学院资助的研究项目,是跟踪目标飞行器。这颗卫星只有1U(10厘米×10厘米×10厘米),内部有两个钢制滚珠轴承。这么小的目标,用于检验美国空军新型的地面侦测和跟踪设备的性能。

1500万美元(小火箭注,相当于现在的人民币1.02亿元),被从美国空军的专项经费里拿出来,直接全额支付给了Rocket Lab公司。

对于这种体量的发射来说,其扶持和资助的意味远远大于商业化的目的。

实际上,这家初创企业已经被纳入美国空军的快速响应发射计划的供应商名录之中。

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按小火箭数据库的显示,美国空军在2019年一共准备花费2560万美元扶持3家火箭发射方,发射21颗卫星,构成了其整个2019年的快速响应发射计划(实际上就是21世纪初的敏捷发射计划设想的现实版本)。另2家发射方是谁?另外的十几颗卫星又将验证怎样的技术?小火箭会持续跟进。

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Rocket Lab的电子号运载火箭,自2018年1月21日成功实在在轨交付能力以来,共进行了5次成功的发射(连续)

第1次和第2次是6家商业航天产业的卫星企业组团给的订单;

第3次发射是美国宇航局NASA的政府订单;

第4次发射是美国国防高等研究计划局的军方订单;

第5次是美国空军的军方订单。

这恰好也是全球目前的太空探索和商业与军事发射的订单数量的一个缩影。

军方订单,在目前以及今后多年时间里,依然占据总发射订单的半壁江山(从费用总额上,在某些地方甚至会超过一半),因此,军方对商业航天产业的态度,足以对整个产业带来深远的影响。

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托起梦想的是火箭和不懈的追求:与以往为了国家荣耀或者军备竞赛而开展的发射活动不同,商业航天类似于早些年的民航业,需要一些启动订单。

——小火箭

启动

军方在商业航天产业的启动过程中能够扮演怎样的角色?答:启动用户。小火箭只举一个案例:

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当年,舍卫国的国王波斯匿王向佛陀求觉悟解脱之法。他只从别人那里听过佛陀的说法,并未见过本人。

当他见到佛陀时,心中犹疑:这位30多岁的小伙子,真的能够了悟人生么?佛陀看出了波斯匿王的心思,说出了这样的经典:有四件事物不可轻视,一是年少的王子,二是幼小的真龙,三是初燃的火苗,四是年轻的沙弥。

17年前,公元2002年5月6日,也就是6211天之前,一家名为SpaceX的公司在美国加利福尼亚州成立。

刚开始,一切艰难,这群工程师并不为世人所熟知。

上图为这家叫做SpaceX的公司的首款运载火箭型号:猎鹰1号这在简陋的厂房里进行总装测试的场景。

注意那枚猎鹰1号运载火箭第一级的外形,留下了典型的搅拌摩擦焊工艺制成的加工痕迹。

具体的壳体材料标号为:特殊处理后的2219系列的铝合金。

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猎鹰1号运载火箭的箭体材料的具体配方为:92.8%的铝 + 6.25%的铜 + 0.31%的锰 + 0.17%的铬 + 0.10%的钒 + 0.05%的钛 + 0.32%的其他。

是的,本质上这是一种铝铜合金,而并不是很多人之前猜测的铝锂合金。

美军对SpaceX这家初创民营商业航天企业的扶持,主要体现在两个方面。

首先,提供发射场地。

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位于太平洋腹地的夸贾林环礁是美军传统的军事驻地,同时也是美军核试验的基地,还是洲际弹道导弹(尤其是多弹头洲际弹道导弹)的传统靶场。

附近的里根试验基地,能够为夸贾林提供测控支持,同时也是美国陆基中段反导系统的重要一环。

上图为一枚陆基中段反导拦截弹正在点火升空的场景,摄于2001年某日。

猎鹰1号运载火箭,发了5枚(炸了3枚),全部都是在美军夸贾林环礁军事基地发射的。

对于处于萌芽阶段的SpaceX公司来说,能够有这样的发射基地,真是太好了。至少省去了几乎所有繁琐的发射申请和空域清理手续。

当然,条件是艰苦的。比如那种我们印象中的拥有巨大屏幕的测控大厅,这个是没有的。

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猎鹰1号运载火箭的指挥和控制,是通过15台笔记本电脑和少数一些设备借助美军基地能够提供的一些硬件完成的。可以说,是相当的不容易了。

美军敞开怀抱,对这家名叫SpaceX的小企业在萌芽阶段就进行支持,如今看来,是比较有远见的。

其次,提供启动订单。

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猎鹰1号运载火箭是一款二级液体运载火箭,采用液氧煤油燃料组合。

感谢小火箭好友提供了猎鹰1号运载火箭的设计蓝图。

从2002年启动,到定于2006年首发,整个团队为这款火箭,已经花费了9000万美元的巨资。

小火箭按这几年的通胀率计算,相当于2019年5月份的1.14亿美元,也就是7.72亿元人民币。

这就解答了很久以来,很多人向小火箭咨询的一个问题:SpaceX公司从创立到首款火箭出厂,花了多少钱?

或者说,一家初创企业,从一开始到首枚具备入轨能力的火箭出厂,需要至少准备多少钱?答:人民币7.72亿元。

那么,问题又来了,猎鹰1号运载火箭之前没有发射过,这家公司之前也没有通过任何型号的火箭把卫星送入预定轨道。

谁来当启动用户?

9000万美元的研发费用,发射订单恐怕便宜不了,而且成功率不能保证。

谁来?美国国防高等研究计划局来买单。

他们购买了猎鹰1号火箭的首次发射服务,成为了SpaceX公司的启动用户。

没错,目前全球规模最大、技术实力最强的民营商业航天企业的启动用户,是美国最神秘、保密程度最高的军方部门:国防高等研究计划局。

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公元2006年3月24日,协调世界时22点30分00秒,SpaceX公司的第一枚运载火箭猎鹰1号-01火箭点火。

这枚火箭要把一颗19.5公斤重的技术验证卫星(研究等离子体对太空通信的影响)送入近地点400公里,远地点500公里,倾角为39.1°的轨道。

但是,太平洋小岛的盐雾给他们好好地上了一课。

海岛的潮湿、闷热和高盐的环境,腐蚀了猎鹰1号运载火箭第一级火箭发动机的螺栓。

火箭升空24.8秒后,梅林发动机的上部失控起火,随后触发了火箭自毁指令。

首枚猎鹰1号运载火箭,同时也是SpaceX公司的首枚运载火箭,坠入太平洋爆炸。

而国防高等研究计划局的那颗卫星则被从高空抛出,恰好坠落到夸贾林军事基地的卫星仓库旁边,距离从美国本土将她运来的那个集装箱只有不到6米远!

这就是后来工程师圈子里面经常说的那个梗:猎鹰系列运载火箭,其实在第1次发射的时候,就想着去实践回收技术了。

这次事故,给SpaceX公司很大的打击。让公司的财务情况雪上加霜了。不过,军方人员当场表示:对事故有心理准备,不追究责任,不干预公司运营,而且,如果SpaceX公司愿意,他们还要继续购买SpaceX的第二枚猎鹰1号运载火箭!

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夸贾林环礁的沙滩和椰子林,见过大世面。它们目睹了几十次的核爆,目睹过上百枚洲际弹道导弹的弹头撕破苍天,呼啸着扎入太平洋的深处,也目睹着SpaceX的工程师团队的努力以及军方的宽容和耐心。

上次爆炸1年后,2007年3月21日,地球的大地坐标系的X轴正对白羊座的时候,猎鹰1号运载火箭的第2枚火箭点火升空。

火箭整流罩内,是一个美军国防高等研究计划局的搭载载荷。

这枚火箭第一级工作正常,一二级分离正常,第二级点火正常。

但是,在点火5分钟后,火箭出现了谐波振荡现象。在点火7分30.2秒后,梅林发动机提前关机。

火箭未能将载荷送入预定轨道。后来,美国军方实际上又购买了第3枚猎鹰1号运载火箭。

2008年8月3日,第3枚猎鹰1号运载火箭点火升空。第一级工作正常,但是第一级和第二级分离后,第一级存在残余推力,导致火箭的第一级和第二级在高空出现碰撞,触发了火箭自毁指令。

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第3枚猎鹰1号运载火箭,里面有4颗卫星,其中有微帆技术验证星。

这枚火箭,是美军快速响应办公室购买的。(小火箭注:这个办公室立足于为美军寻找快速进入空间的各种方法,由美国陆军、美国海军、美国国防高等研究计划局、美国国家侦察局、美国导弹防御局和美国宇航局共6家单位共同出人出资组建而成。)

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公元2008年9月28日,协调世界时23点15分,第4枚猎鹰1号运载火箭升空,终于将模拟载荷送入了轨道。

近地点:617公里;远地点:635公里;倾角:97.09°。

这枚火箭和卫星,是SpaceX公司自己买单的。猎鹰1号运载火箭,从2006年到2008年,四次发射,三次爆炸,第四次成功。

美国军方作为实际意义上的启动客户,不仅为SpaceX公司的前3次发射提供了珍贵的资金扶持,而且为其后续的商业化运营提供了更加珍贵的经验和信用背书。

2009年7月14日,猎鹰1号运载火箭执行第6次也是她最后一次发射,同时也是第1次面向商业市场的发射。一颗重达180公斤的马来西亚高分辨率对地观测卫星被送入预定轨道。

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这是猎鹰1号运载火箭的故事的终结,同时也是整个猎鹰系列运载火箭传奇的开篇。美军作为启动用户,对商业航天产业的贡献,是巨大的。

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奔向未来的是火箭和探索的需要:卫星企业,想要火箭方提供足够低的报价;火箭企业,想要卫星产业提供足够多的订单。需要一股推动力,来打破僵局,推动整个产业发展。

——小火箭

推动

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艾萨克·牛顿爵士,一生为人类科学的发展给出了不可替代的推动,在数学、天文学、力学、运动学、流体力学和光学等领域,有着突出的成就。

晚年牛顿,醉心于哲学,想要弄明白:这个宇宙,在最初的本源,是什么给了它第一把推动,让一切如此美妙地运行了起来。

而对于商业航天产业来说,小火箭认为,同样存在这个第一推动的问题。

小火箭联合会成立已11年,很高兴在2015年迎来了中国商业航天产业的萌芽。

在和大量投资机构和工程师的探讨中,有两个问题被提得非常多:

商业航天产业中的卫星企业,需要弄明白:这些火箭企业,到底能不能提供足够廉价和可靠的进入太空的能力?

而商业航天产业中的火箭企业,则非常想知道:这些卫星企业,到底能不能提供足够数量和持续的火箭发射业务需求订单?

当然,投资机构对上述两个问题都很关注。

答案是什么呢?

在产业本身。

火箭的发射报价,不仅仅是研制和生产的成本所决定的,还取决于火箭的产量和运营。

如果同一款火箭只生产1枚,那么所有的企业研发和运营成本都要压到这一枚火箭上,发射报价当然会居高不下。

如果能够量产,则能够已数量摊平研发成本,进而突破盈亏平衡点,进入持续盈利阶段。

所以,如果想要火箭的发射报价能够持续降低,那么还是得卫星产业用足够多的订单来刺激火箭产业进入大批量生产阶段。

卫星的订单数量,不仅仅是卫星企业自己能够决定的,还取决于火箭企业能够提供多好的发射服务。

比如,天基互联网以及未来的天基共建5G网络,天和地的份额和搭配是怎样的,很大一部分因素与火箭的发射报价有关。

如果卫星进入太空的成本太高,那么下一代的通信基础设施建设的投入就会天然地避开太空,而更多地向地面倾斜;相反,如果卫星进入太空的成本足够低,那么天基互联网的发展就能够更加顺利。

所以,这是一个迭代的过程:足够多的卫星订单,能够促进火箭量产,从而让发射服务更便宜;足够低的发射价格,能够促进卫星应用场景的拓展,从而让卫星订单更多。

这好像是个圈。

嗯,小火箭认为,让一切良性循环起来的,就是需要这样的一把推动力:

我不管火箭发射的报价怎样,我有足够的实力给产业投入足够多的卫星发射订单;我不管卫星需求的订单有多少,我有足够的信心让火箭大量生产,以低廉的价格向产业提供服务。

能有这个实力的,只有军方和少数几个资本巨头了。

按考虑通胀之后的折算报价,SpaceX的猎鹰1号运载火箭的发射报价为700万美元(改机版本的猎鹰1-e运载火箭为850万美元)。但是在最初有军方启动订单的时候,报价为670万美元,甚至曾经有过比较激进的590万美元的报价。

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在猎鹰9号系列运载火箭的发展过程中,军方的订单同样是不容小觑的。

猎鹰9号运载火箭的首发箭,在2010年6月升空,首发就成功。这是给美国宇航局NASA的国际空间站货运任务的技术展示飞行,军方不便插手。

但是,在当年(2010年)12月8日发射的第2枚箭,除了货运版龙飞船的验证飞行器之外,还有2颗小卫星,而用户,恰恰是处处低调的美国国家侦察局。

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2017年9月,美国空军把密级最高的飞行器X-37B交给猎鹰9号运载火箭,标志着SpaceX在理论上具备了发射美军现役和未来几年验证飞行的所有飞行器的资质。

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美国空军的第三代GPS卫星的首批10颗卫星的发射订单,有7个已确定,其中5个给了SpaceX公司。

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2016年4月27日,位于加利福尼亚州霍索恩的SpaceX公司和美国空军签署了8270万美元的固定价格合同,用于发射1颗GPS第三代卫星。

读过《小火箭讲述人类军用与商业航天发展简史》的好友们一定还记得,这个合同是具有历史意义的。

它打破了由洛克希德·马丁公司和波音公司联手打造的美国发射联盟ULA长达十年的垄断,同时也是民营商业航天产业首次接手单笔金额超过5000万美元的大单。

2016年9月21日,美国空军与洛克希德·马丁公司签署了发射第9颗和第10颗GPS三代星的合同,总价为3.95亿美元。

均价为1.975亿美元,比SpaceX的报价高出了138.8%!(这还是降价之后的报价。)

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飞向太空的是火箭和求知的本能:美国国防高等研究计划局拿出了3000万美元作为大奖,悬赏能够率先提供可靠快速入轨发射服务的初创企业。这既是美军快速进入太空的需要,同时也是对商业航天产业的一股推动力。 

——小火箭

大奖

高山远眺叹春早,凭栏闲坐沐夕照。

多情杨絮伴红蕊 ,穿堂燕雀戏柳梢。

——邢强《香山夕照》

美国国防高等研究计划局目前已经发出悬赏,拿出3000万美元(相当于2.03亿元人民币),奖励能够实现快速发射的初创商业航天企业。

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这3000万美元(实际发放金额很有可能会超过这个数),是这么分的:

到今年(公元2019年)年底之前,凡是能够申请参与这项挑战并通过资质审查初筛的,每家企业先能够得到40万美元的见面礼。

这个资质,就是有火箭,并且火箭的运载能力覆盖近地轨道10公斤到1000公斤载荷质量。

然后,就进入沉寂阶段。

到明年(公元2020年)年初,这些入围企业会在某一天,突然接到一份来自美国国防高等研究计划局的通知,要求他们在30天内,从某一指定的发射场进行发射。

这个发射场,包括但不限于卡纳维拉尔角、范登堡空军基地、弗吉尼亚州某地、阿拉斯加州某地、新墨西哥州某地(小火箭去和弟兄们一起研究了一下,应该有8个发射地可选)

参加挑战赛的企业,只有30天的时间,用来向指定发射场运送参赛火箭。

那么,具体要发射什么载荷呢?

答:在临发射前两个星期,参赛企业才能知道要发射的是什么载荷。

具体的轨道参数,是在发射前两个星期以内才能被告知。

能够完成这些苛刻条件,然后把指定载荷,在指定的发射场,送入预定轨道的企业,除订单价格外,还将获得200万美元的奖金。

然后,又是一段时间的沉寂。

几天或者几周之后,在第一轮挑战中成功发射卫星的企业,将会突然接到另一个通知:在另外的发射场发射卫星。

载荷和轨道的具体情况,也是在发射前2周之内才告诉相关企业。

第二轮就是终极优胜局。胜者将得到1000万美元的大奖;第2名的奖金为900万美元;第3名的奖金为800万美元。

排名先后,将以载荷质量、在轨寿命等综合考虑,由第三方工程师团队进行客观评价。

(按小火箭联合会得到的评判标准,发射前的火箭自检和维护保障流程也在考虑之列,实际上最大的加分项,是极高的入轨精度。)

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总额3000万美元的奖(冠军独拿1000万美元),其金额已经和目前全球航空航天领域的最高悬赏谷歌X月球大奖的3000万美元的总额相等了。

这是军方对商业航天产业的期许和鼓励:能够连续两次实现民营火箭的快速发射,其奖励程度与派探测器上月球相当!

注:谷歌X月球大奖的3000万奖金是这样分的:

第1名,2000万美元;第2名,500万美元;第3名,400万美元;技术多样化专项奖励,100万美元。

小火箭总结了太空类的大奖,写到了公号报告《重赏之下:盘点人类太空探索各项大奖》。

按目前小火箭掌握到的情况,已经有18家民营企业报名参加美国国防高等研究计划局的3000万美元挑战赛。

小火箭遵守比赛规则规定,不透露报名企业的名单。

不过,目前已有3家企业准备进入第一轮,并按挑战赛的要求进行了信息登记和展示,且志愿成为挑战赛的选手样例。小火箭公开这些企业的信息是符合规定的。

第1家完成审核并符合所有条件要求的企业是矢量公司。

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矢量公司成立于2016年3月2日,由SpaceX公司创始团队中的2人创建。上图和上上图是该公司出品的液体火箭发动机和运载火箭。

第2家为一家从未公开过任何信息的民营企业。

但是小火箭要特别指出的是,这家企业的技术实力不容小觑:

能够在短短几个月的时间内完成美国国防高等研究计划局的技术水平审查和初筛,并且能够在18家企业中脱颖而出。

第3家是VOX公司。

VOX,很多人还是对他们比较陌生。实际上VOX是维珍公司的子公司。

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VOX公司拿出了空射运载的方案来参赛。

对于在极短时间内完成位于不同地点的两次发射这样的任务,有个能跨洲际飞行的载机平台的VOX拥有先天的优势,不知道这算不算开挂。

谈美国军方与商业航天产业的关系插图(54)

VOX的火箭,挂载在一架波音747载机的左侧机翼内侧,芯级直径1.8米,整流罩长3.5米,直径1.3米。

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推进技术的是火箭和好奇的天性:军方对民营商业航天产业的直接投资,是打破僵化体制,把纳税人的血汗钱高效利用起来,为国家服务的一种方式。

——小火箭

科研

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军方还能够以军费支出的方式,直接支持民营商业航天企业的技术研发。

比如,美国空军为了扶持SpaceX公司的液氧甲烷火箭发动机的研制,决定,以1:2的比例,做跟进投入。

也就是说,只要SpaceX公司在猛禽液氧甲烷火箭发动机的研发过程中投入2美元,美国空军就直接跟进1美元。

如今,SpaceX公司在猛禽液氧甲烷火箭发动机上的投入已达6730万美元,而美国空军已落实的资助款项,已达3360万美元,基本上兑现了以1:2的比例进行资助的承诺。

场景

美军对商业航天持续多年的投入,开启了一些商业航天应用于军事的新场景。

今年(2019年)5月4日,东北亚某地,一枚导弹伴着烈日,腾空而起。

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这一次,美国很淡定,立刻发布了声明,认定这枚导弹完全不会威胁到美国的安全。

这样的主动局面,得益于上图这张卫星照片。

原来,该导弹从发射到入海的全过程,都被清晰地拍摄了下来。弹道专家不用计算,拿尺子一量就直接读出了导弹的射程,并给出了结论:

这是一枚短程导弹,与洲际弹道导弹并无太大关联。

这么高的清晰度,这样快的反应速度,难道是美军专门动用了造价几十亿美元的下一代锁眼来凝视监视该区域?

不是的,拍下上面那张关键照片的,不是造价比一艘尼米兹核动力航空母舰还高的超级侦察卫星,而仅仅是一颗鞋盒大小的卫星。

这些小卫星组成的鸽群星座,已经完成了多次战略意义较大的信息和空间态势感知任务。

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鸽群卫星个头儿很小,上图为28颗鸽群卫星正从国际空间站释放进入太空的场景(出来了2颗,其他在那个白色盒子里准备着)

在获取轨道和频率许可方面,在争取最大的发射便利方面,美国军方始终与商业航天产业站在一起,奋力抵抗繁琐的发射手续和纷纭的部门审批,后来甚至牵头修改相关规定,优化了整个发射流程。

经过所有这些铺垫,才最终让美国的商业航天产业在2019年的5月4日这一天,为美军送上这样的果实。

(哈!商业遥感卫星星座,以庞大的数量获取了一定的优势。上百颗甚至上千颗小卫星,能够抓取不少关键瞬间。当然,现代大型商业遥感卫星的性能更是不一般。)

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数字地球公司的高分辨率遥感卫星获取的地球·法国·巴黎市区的影像。注意,中间为凯旋门。后期处理:小火箭。上下图共同组成为完整图像

目前,美国民营商业航天企业的技术水平怎样了呢?

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上图是民营商业航天企业WV-4遥感卫星从太空拍摄的上海东方明珠塔。

优于30厘米的空间分辨率,这是几年前的军星也梦寐以求的程度。

而且,这是彩色的。

这样的民营商业航天企业的卫星拍摄航母是怎样的效果呢?

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民营遥感卫星拍摄的在港口中的伊丽莎白女王号航空母舰。

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时间分辨率上怎样呢?能不能抓取到关键时刻和关键位置的场景?

可以的,比如停靠在新加坡的空军一号,载着即将步入防弹轿车的一位爱发推的人。摄于2018年6月11日。

拍大船能不能更清晰一些?

可以的:

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一艘油轮

结束语

本文以美军为案例,讲述了军方与商业航天产业的一种共存模式。

这里没有你与我,没有内与外,没有军与民。

只要对推进人类技术进步有利,只要对发展高端产业有利,只要对维护国家安全有利,该发展的,还得要发展。

美军从发射订单、启动项目、悬赏大奖、科研投入和新的应用场景这5个方面与商业航天产业形成了紧密的联盟关系。

在通信和遥感还有科学研究领域,现代的商业航天产业已经和军方一起开创了一些新的应用场景。

美军之于商业航天产业,其角色,从来就不是一个严肃的管理者,而是深度参与者、投资方、利益相关方、启动客户和风险承担方。

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当然,称霸全球的野望又怎能比得上踏上火星那一瞬间的美好呢!

愿全世界的航天产业都能够发展,为人类谋福利;

愿我们都快一些跨过这个还需要相互斗争的阶段,早日团结起来,共同向深空迈进,共同在月球在火星上永驻,携手飞出太阳系。

本文来自微信公众号:小火箭(ID:ixiaohuojian),作者:邢强博士

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