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    又一家火箭垂直回收公司走SpaceX的路?简述火箭实验室发展历程

    文章来源:ADMIN 时间:2024-03-14

      火箭实验室(Rocket Lab)公司由新西兰人彼得·贝克于2006年6月成立,是南半球第一家进入太空的私人公司。2009年11月首飞测试;2010年12月,火箭实验室获得了一项美国政府合同,研究一种低成本的发射装置,能将小型立方体卫星送入轨道,与政府的协议使该公司能够获取一定的NASA资源,例如人员、设备等;2013年,火箭实验室将注册地从新西兰转移到美国;2020年,火箭实验室将总部迁至加利福尼亚州长滩。

      火箭实验室公司的卢瑟福发动机,通过电子束熔化金属粉末层进行3D打印制造,是全球首款利用电动机系统驱动燃料进入燃烧室的火箭发动机,开创了一种新型的火箭发动机循环方式——电泵循环,直接用蓄电池来驱动电机驱动涡轮泵,涡轮泵工况非常温和、发动机管路系统没有高温高压气体,设计难度低、可靠性高。

      依靠其高性能和低成本,火箭实验室的“电子”火箭成为市面上最好的小型运载火箭之一。截至2021年3月23日,火箭实验室发射的卫星总数超过了100颗,达到104颗,发射徽章也增加了“100+”的标志。

      “电子”(Electron)火箭是一种轻型运载火箭,高18米、直径1.2米,于2017年5月25日首飞。是一种两级火箭,第一级由9台卢瑟福液氧煤油发动机驱动,第二级由1台卢瑟福液氧煤油发动机驱动,主要用于向近地轨道发射小卫星,有效载荷150千克,每次发射成本不到500万美元。

      火箭实验室CEO彼得·贝克曾表示搞大火箭没什么市场、是纯粹搞拼单的,而拼单市场已经有很多服务商了,要提高“电子”火箭的发射频率,要充分利用其低成本的专享发射部署优势。

      于是火箭实验室开始寻求火箭复用,想要在无需扩建工厂的条件下提高发射频度,有望降低成本、并提高小运载的经济性。彼得·贝克把“电子”火箭这样的专享小运载系统比作类似于Uber的打车服务,而把拼车搭载比作公共汽车。公交车自然更便宜,但却没那么灵活。他的目标是要以公交车的成本来提供Uber那样的服务。

      火箭实验室初期会先尝试从海水中回收,在2020年11月19日的一次任务中,“电子”火箭发射约两分半钟后,一级发动机关机,一、二级分离,二级的单台发动机点火继续飞入轨道。一级利用气推来调转方向、再入大气层,依次打开引导伞、减速伞和圆形主伞,最终溅落到距发射场约400公里的太平洋中,由名为“今日渔获”的回收船回收。火箭实验室成功对“电子”火箭的一级实施回收,是其复用计划向前迈出的一大步,但并非是最后一步,最终计划利用直升机从半空中捕获乘降落伞下落的一级,以避免被海水污染。

      彼得·贝克称,太空探索公司的“猎鹰”9火箭要比“电子”火箭大得多,有足够的性能余量,能够保留反推着陆所需的推进剂。而“电子”火箭这样的小型运载火箭,需要把所有的推进剂都用到发送载荷入轨上,所以不适合那么做。

      加装回收设备让“电子”火箭损失了部分运载能力,太空探索公司的“猎鹰”9火箭在实施一级着陆回收时,所损失的性能占比更大。太空探索公司也曾尝试采用降落伞来回收“猎鹰”火箭,但未能成功,最终转向了实施垂直反推着陆回收的设计。

      火箭实验室还有一款被称为“光子”的小卫星平台,使用居里引擎,是按照“电子”火箭的发射要求来设计的,最大有效载荷为170千克。火箭实验室已经与NASA签订了一项合同,将一个名为“顶点”(CAPSTONE)的小型卫星送入绕月轨道,该轨道离月球表面最近1000英里、最远43500英里,也是未来月球空间站——“门户”的轨道,这条轨道还没有航天器用过。“顶点”卫星将验证该轨道的稳定性、测试在月球轨道上导航,并在将来帮助人类的登月任务。这将不是火箭实验室公司首次承担NASA的发射任务,曾在2018年12月发射了NASA的13颗立方体卫星。

      对于火箭实验室来说,这将是迄今为止最具雄心的任务,这项任务将依靠火箭实验室的一个关键硬件——“光子”卫星平台。这种圆柱形飞行器位于“电子”火箭顶部,能推动载荷进入低地球轨道。它还可以作为一颗可定制的卫星,能携带各种有效载荷进入太空。为了此次任务,火箭实验室将升级“光子”飞行器,正在开发新引擎 HyperCurie,是居里引擎的升级高功率版本,星际飞行有效载荷40千克。还加装太阳能电池板、并延长了飞行器寿命。

      “电子”火箭将首先把“光子”飞行器部署到低地轨道上,然后“光子”飞行器将慢慢拉长轨道,离地球越来越远,最终启动引擎、驶向月球,到达并部署卫星大约需要八到九天时间,然后“顶点”卫星将利用自身的推进系统进入绕月轨道,并通过不断变轨机动进入目标轨道,整个过程将需要3个月的时间。由于选用了“电子”火箭来专门发射“顶点”卫星,NASA可全面掌控发射和任务设计的方方面面,而对于大火箭来说,只有大型卫星才会有这种待遇。

      2021年3月初火箭实验室宣布,正在与一家收购公司 Vector Acquisition 合并、借壳上市,合并后估值达41亿美元,预计今年第二季度完成这笔交易,届时将在纳斯达克上市,股票代码为 RKLB。

      这项合并将为火箭实验室提供多达3.2亿美元资金,此外,今年第二季度的首次公开募股将再带来4.7亿美元资金,共计7.9亿美元。火箭实验室此前已通过几轮融资筹得2.88亿美元,投资者有新西兰官方实体、洛克希德·马丁等公司,其中最近一轮是2018年完成,规模为1.4亿美元,主要用于“光子”卫星平台和“电子”火箭一级复用等项目的研发,并支撑火箭实验室渡过了疫情难关。

      火箭实验室在3月同时宣布,正在研发一款被称为“中子”(Neutron)的中型火箭,高40 m、直径4.5 m、低轨最大有效载荷为8吨,是“电子”火箭的几十倍,将使火箭的第一级可重复使用。该火箭的一级将能够在海上平台反推着陆,首先利用气推来调转方向,然后让部分发动机重新点火,以降低速度、为反推着陆做准备。着陆时利用发动机反推和栅格舵,引导火箭落到海上驳船或是陆地回收场,而这与太空探索公司“猎鹰”9火箭的一级回收方式类似。

      火箭实验室CEO彼得·贝克之前曾表示决不搞可回收复用火箭,但“中子”火箭计划则打破了这一承诺,按照当地的俗语,出尔反尔的人要吃掉自己的帽子,于是贝克在摄像机前将一顶火箭实验室LOGO的帽子搅碎、并吃了下去,以表示自己的决心。

      “中子”火箭是为了满足日渐升温的各类卫星星座的需求,其8吨的运力非常适合成批地把卫星部署到特定轨道,计划于2024年首飞,地点是弗吉尼亚州沃洛普斯岛上的中大西洋地区航天港。火箭实验室称,正在建设一座工厂,将用于量产“中子”火箭。

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