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NASA搶著寄合同這家公司要將火箭“掄進”太空

NASA搶著寄合同這家公司要將火箭“掄進”太空

2023-08-24 Comments 0 Comment

在沙漠放個巨型“鼓風機”,就能籌集1.5億,聽起來像是天方夜譚,但如果放在太空研發方面,就不會少見多怪了。2014年成立的Spin Launch嘗試了有史以來最“直球”的火箭發射方式:把火箭“掄”出去,憑藉離心力將衛星送入軌道。

該公司已經籌集了大約1.5億美元。支持者包括空客(Airbus)和Google(Google)的投資部門,以及美國國防部(US Department of Defense)下屬的國防創新部門(Defense Innovation Unit)。在第十次亞軌道加速器飛行試驗中,Spin Launch成功發射了來自NASA、空客、康奈爾大學等的有效載荷。

人類利用離心力投擲物品的歷史由來已久,古羅馬時期的拋石機、一戰期間的投擲炸彈裝置,乃至當今體育界的擲球運動。但在21世紀,一個更大膽的想法誕生了:通過巨型離心機將衛星等拋向宇宙。

這不僅能夠提高發射頻率,還可以大幅縮減發射的成本,並且十分環保。Spin Launch如何憑藉這一想法獲得眾多機構的青睞?和傳統火箭相比,“掄”火箭的妙處在哪?Spin Launch面對的現實問題與未來規劃如何?

以下,Enjoy:

Spin Launch:籌集1.5億美元,背後無數金主撐腰

在沙漠中放了個巨型“鼓風機”,就籌集了1.5億美元。這家叫Spin Launch 的公司,據說打造出了有史以來最“直球”的火箭發射方式:把火箭“掄”出去,憑藉離心力將衛星送入軌道……

其實,Spin Launch早在2014年就在美國成立了,創始人喬納森·亞尼自稱打造的這套裝置“是使用地面系統將運載火箭加速到高超音速的截然不同的方式”,在過去幾年裡,一直鮮為人知,直到2021年,情況發生了巨變。

2021年,該公司打造了一塊飛行測試設施基地,建立起一座類似鼓風機的建築“亞軌道加速器”,第一次垂直測試還成功了,使Spin Launch名聲大噪。

將進軍商業航天發射市場作為目標,Spin Launch渴望打造的成熟技術,很具有軍事潛力,因此也收穫了不少追隨者。

截至目前,Spin Launch的支持者包括空客(Airbus)和Google(Google)的投資部門,以及美國國防部(US Department of Defense)下屬的國防創新部門(Defense Innovation Unit)。據美國“太空”網站報導,五角大樓也已經對Spin Launch的技術產生了濃厚的興趣。

為什麼一個聽起來比較誇張的想法能夠得到這麼多支持呢?

因為發射衛星的成本實在是不低!

微納衛星的需求不斷上升,研發和生產線成本逐漸降低,單顆造價也隨之下降。所以,降低衛星的發射成本成了棘手的新問題。技術的發展使許多火箭已經成為了可回收的模樣,甚至可以重複利用10次以上。我們所熟知的,美國太空探索技術公司(SpaceX)預計:一箭60星的話,每顆衛星的發射成本在50萬美元左右,如能實現一箭400星,成本將降低至每顆7萬~ 8萬美元。

Spin Launch,直譯過來為“旋轉發射”,其螺旋發射技術確實在降低成本方面另闢蹊徑。

Spin Launch 基於地面的電動動力發射系統,藉由電力驅動,打造巨型加速器。亞軌道加速器的設計運行速度為每小時800 至5000 英里。在加速器中,飛行器會通過高速的旋轉被推進至超高音速,隨後發射,飛向太空,就像擲鐵餅一樣。

Spin Launch 系統完成拋向高空的動作後,第二級火箭就可以接管並將它們最終推入軌道。這樣一來,飛行器不僅能離開地球的大氣層,且與傳統火箭發射相比,使用電力加速器進行推動,還能將燃料使用量減少四倍,成本降低10 倍,同時每天還能將多個有效載荷送入軌道。

Spin Launch創立之初,被業內人士和網友們笑稱為“腦洞大開”,但逐漸作出一些實打實的嘗試。

2022年3月,Spin Launch被《時代》雜誌評為2022年最具影響力的100家公司之一,還成功獲得7100萬美元B輪融資,累計融資1.5億美元。2023年,Spin Launch還被Fastcompany評為最具創新力的太空公司之一。目前,Spin Launch 完成了第十次亞軌道加速器飛行試驗,成功發射了來自NASA、空客、康奈爾大學等的有效載荷。毫無疑問的是,比起傳統火箭所使用的燃料,Spin Launch不僅成本更低,在環境保護方面也大有所為,得到了越來越多環保主義者的支持。

Spin Launch怎麼“掄”火箭?和傳統發射有什麼區別?

讓我們先複習一下傳統的火箭發射流程:

首先,需要將火箭在發射台固定好,地面人員全部就位,開始倒計時。隨後,開始點火,利用燃燒瞬間產生的反作用力,將火箭垂直推向高空。再通過助推器、程序進行轉彎,使火箭得以進入預定的運行軌道。

這一整套流程中,地面人員需要實時監測飛行狀態,同步進度。比如“ XXXX 遙測信號正常”。

最後,星箭成功分離(衛星和火箭分離),才算整個發射徹底完成。

接著,是Spin Launch的“擲鐵餅”式發射:

圖|Spin Launch官網

Spin Launch的裝置,外形神似鐘錶盤,內部則裝有處於真空中、由電力驅動的離心機。

被發射物固定在“鐘錶指針”上,持續加速旋轉到數倍音速,搭配一個平衡器反向旋轉。當達到設定速度後,運載器便會衝破發射筒頂部薄膜,剎那間被拋向高空。

隨後,啟動火箭發動機,向預定軌道前進,直到成功釋放衛星。

圖|Spin Launch官網

圖|Spin Launch官網

如果都要用體育運動進行概括,傳統火箭發射起步像是鉛球,Spin Launch 則更像擲鏈球。

Spin Launch 的發射方式。 圖|差評

Spin Launch 的發射方式。圖|差評

傳統火箭的發射方式。 圖|差評

傳統火箭的發射方式。圖|差評

2021年,Spin Launch完成了第一次試發射。Spin launch 還在YouTube 頻道發了一個《初次試發射》的介紹視頻。

視頻|Youtube @Spin Launch

視頻|Youtube @Spin Launch

Spin Launch 在火箭上也安裝了攝像頭,可以更清楚地看到整個升空過程。

視頻里火箭名副其實地一直在螺旋上升,飛行距離也足夠可觀。

視頻|Youtube @Spin Launch

視頻|Youtube @Spin Launch

相比之下,傳統火箭發射的發射視角則更加平穩。

SpaceX 星艦SN15

這一成功讓Spin Launch成了各大科技公司炙手可熱的合作對象,連NASA都給它寄了合同。

在第十次亞軌道加速器飛行試驗中,Spin Launch成功發射了來自NASA、空客、康奈爾大學等的有效載荷。

此次測試的成功,說明標準衛星組件能夠兼容該公司的發射系統。事實上,有效載荷需要在加速器中以10000G的加速度加速到8000公里每小時。NASA 的有效載荷包含了陀螺儀、磁力計、加速度計等傳感器,捕獲了關鍵的發射和飛行數據。

該系統能夠較大程度減少傳統火箭發射所需的燃料,降低成本、提高發射頻率,並且更加環保,甚至將單次發射價格將降至50萬美元以下。由於結構簡單、尺寸也將更小。

圖|Spin Launch官網

對比SpaceX,Spin Launch受外界的關注可謂旗鼓相當,連網友都在Spin Launch的官方Twitter下調侃道,“嘿!馬斯克,買這個!”

Spin Launch的現在與未來

一切看起來都非常順利,但Spin Launch始終面臨著不少現實問題:太重的火箭,能扔動嗎?宇航員的身體,考慮過嗎?

幾十噸甚至幾百噸重的火箭,單純憑藉離心力起飛,靠譜嗎?並且,真空離心環境中,力的作用會產生變化,難以保證火箭的形態是否如初。

參考影視劇中8倍速的離心,尚且如此,如果應用到火箭身上,怕是更加嚴重。

第一次試飛使用的A-33 亞軌道質量加速器,發射時速達到1600 公里/ 小時,能飛往7620 米的高空。

顯然,距離傳統火箭16000+公里/小時和萬米高空的程度,水平有待提高。但研發人員表示,A-33只用了20%的水平,後續研發中,會有更大的軌道,以更高的速度,推動更沉的衛星,並且,選用碳纖維材料,硬度夠強、重量輕,一切都值得拭目以待。

NASA搶著寄合同,這家公司要將火箭“掄進”太空

如果Spin Launch真正做到將火箭“掄”上太空,意義非常。這是火箭發射走向高效標準化的重要嘗試。只要固定發射流程,定制運載火箭,接收科技公司訂單,派送上天,一套流水線下來,時間和經濟成本都大幅度下降,對於科研也有重要推進作用。

目前,Spin Launch 能滿足美國空軍及太空部隊和導彈防禦局的部分要求,這些部門在某些情況下,也需要將小型衛星送入太空。快速將航天器發射升空對軍事行動具有特殊意義。中大型衛星往往目標明顯,易受動能武器、空間碎片的威脅。

而成群結隊的小衛星,完全可以排列組合,打組合拳,像大衛星一樣配合出擊,這時,Spin Launch的嘗試就意義重大。

從Spin Launch的官方Twitter來看,除了科技公司的大力支持,一位又一位專家不斷加入,放眼望去,連續幾條都是“我們有幸接待XX國會議員、軍事委員會副主席……”“我們很高興宣布航天資深人士XXX加入”“我們很高興宣布航天先驅XXX加入”“我們很榮幸被認為是2023年十大最具創意的太空公司……”

似乎在各類展會、獎項中,Spin Launch已經找到了努力的方向。而Spin Launch的首次商業發射,預計在2024~2025年實現。首席執行官喬納森·亞尼稱,離心加速器可以將進入軌道所需的燃料減少75%,成本降低90%。

一旦所說的最終版系統就緒,Spin Launch將在沿海地區尋找能夠支持每天數十次發射的設施。在不動用大型火箭的前提下,高頻率的發射將大大拉低有效載荷送入太空的成本。

Spin Launch的嘗試讓科技公司看到了螺旋發射未來不可估量的前景。從完成更重的火箭發射,到載人嘗試,還原了一代又一代太空人從無到有的探索歷程。

每一代人都在克服技術難關,矢志不渝地築夢星辰大海。每一次對太空的叩問,都是下一次探索的開始。

讓我們始終對科學前哨抱有期待,相信創新的跋涉必有結果。

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