全球航天快进周

最近一周全球航天领域进入⏩快进模式,让人眼花缭乱,应接不暇,却又不得不重点关注。【三体引力波】划重点梳理、点评如下:

9月10日至14日,全球航天发射连续5天5连发,出现今年下半场首次连续发射最多最长现象。

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○9月10日,SpaceX终于释出延期多天的北极星·黎明号任务,并于9月15日今天返航溅落,圆满收官。这期间创造多项纪录及刷新多项数据。主要成就包括:创下地球轨道载人航天最高/最远纪录(1400.7km);成全首次私人太空行走;SpaceX完成商业载人航天五年来、14次任务中最具挑战性和冒险性一次;首次太空演奏小提琴;完成36项微重力科研项目……

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○9月11日,俄罗斯发射今年第二艘联盟号载人飞船(Soyuz MS-25、MS-26)、全球今年第7次近地轨道载人飞船(载人龙3次、神舟1次、联盟号2次、星际客船1次、新谢泼德飞船2次、维珍银河二号2次)、全球今年第11次载人航天任务(亚轨道4次、轨道7次)。随着9月10日复兴号龙飞船、9月12日联盟号飞船MS-26接连在轨飞行,让同期轨道飞行人数多达19人,一举打破2023年5月30日~31日同时在轨飞行17人原纪录。

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○9月12日,SpaceX为美国低轨通信卫星友商(有限竞争对手)AST SpaceMobile发射5颗蓝鸟通信卫星(BlueBird),这是继2022年9月10日首次发射BlueWalker 3之后,SpaceX第二次为该公司部署通信卫星。AST是一家总部位于德州米德兰的纳斯达克上市公司,目前市值80多亿美元,致力于构建一个太空移动卫星星座,旨在为未经修改的智能手机直接提供卫星互联网服务,目标是在725~740公里高度的16个轨道层部署243颗低轨通信卫星,当然这属于中型卫星星座。现如今,全球计划部署巨型/大型星座多达三十余座,1000+属于巨型星座、500~1000颗属于大型星座,500颗以下属于中小型卫星星座。考虑到卫星间最小安全距离、频谱分配资源,300~2000公里的近地轨道最多只能容纳6万颗低轨通信卫星。SpaceX星链是目前唯一大批量快速部署的巨型卫星星座,现已累计发射194颗直连手机星链。

○9月13日,SpaceX打出今年第90发猎鹰火箭,为自家再度发射21颗星链(G9-6),这是最近连续第五次一箭21星(包括13颗直连手机星链),也是今年第62次部署星链任务。截至今天(9月15日),SpaceX累计发射195批7022颗星链卫星,目前在轨6405颗,空间操作6348颗,正式运营6045颗。目前全球在轨操作10541颗卫星,星链占全球总量60%,星链占全球低轨卫星总量81%。

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○9月14日,伊朗成功发射一枚Qaem 100(卡姆100)小型固体燃料火箭,这是伊斯兰革命卫队(IRGC)第三次成功发射该款火箭。前年首次亚轨道发射成功,去年首次轨道级发射失败,今年1月20日首次成功入轨,卫星进入750公里既定轨道,刷新该国最高部署载荷纪录。这次发射再度验证其入轨能力,发射Chamran-1卫星,部署轨道546 x 557 公里,赤道倾角64.1°。

●全球170发

截至目前(北京时间9月15日),今年全球轨道发射170发,失败7发,按发射商国别:🇺🇸美国107发(星舰IFT-3飞船级✖️、SpaceX第70发第二级✖️🇨🇳中国40发(第11发上面级部分✖️、第32发上面级✖️) 🇷🇺俄罗斯10发 🇯🇵日本4发(KAIROS✖️🇮🇳印度3发 🇮🇷伊朗3发🇪🇺欧洲2发(Ariane 6上面级部分✖️🇰🇵朝鲜1发(Malligyong-1✖️)全球总计发射有效载荷1809颗。

截至今天(北京时间9月15日),2024年全年366天已度过259天,时间进度条70.76%。今年全球航天发射目标250发,目前完成度68%。SpaceX计划发射目标148发,目前完成度62%。中国计划今年发射目标100发,目前完成度40%。全世界若要实现250次发射目标,剩余3个半月需平均1.3天一发;SpaceX若实现148次发射目标,剩余3个半月需平均1.9天一发;中国若实现100次发射目标,剩余3个半月需平均1.78天一发。

●朱雀三号原型机10公里高空试飞

9月11日,中国商业航天头部企业蓝箭航天(Landspace),在酒泉发射场进行朱雀三号火箭第一级原型机10公里级高空试飞,以验证垂直起降、着陆能力,为开发可复用轨道级火箭探路。这次飞行最高点10.002公里,飞行总时长200.7秒,着陆点火从4.64公里高度开始,最终垂直着陆在距发射区3.2公里外的着陆台,落点距着陆台中心1.7米。该原型机类似于猎鹰9号一级原型机蚱蜢,此次测试向前迈出一大步,成功验证80吨级液氧甲烷发动机矢量推力控制、冷气姿态控制反应控制器、栅格翼气动控制的组合控制能力,以及火箭在高空、高速、高动态压力条件下的精确制导和控制算法。蓝箭航天目标是2025年尝试朱雀三号火箭首次轨道发射,2026年尝试朱雀三号火箭第一级垂直回收和复用。2017年由蓝箭航天控股的鸿擎科技,推出中国第三座万星星座——鸿鹄-3星座,计划部署10000颗低轨卫星,正在开发的朱雀三号复用型火箭将成为快速部署这座国产巨型星座的主力火箭。

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9月7日NASA突然宣布:取消新格伦火箭首飞部署火星探测器ESCAPADE任务,改为明年春发射,当然还会使用新格伦,支付发射费还是超低价2000万美元。NASA给出了取消原因是蓝色起源无法保证在9天发射窗口期(10月13日~21日)发射新格伦火箭,从而错过飞往火星的理想发射窗口,还会增加技术维护难度,造成任务成本攀升。这意味着新格伦火箭已经不可能在10月中旬首飞(原定最早发射日10月13日),还会持续延期,甚至推迟到11月或者12月都不奇怪。

NASA官宣改期一周后的9月14日,新任蓝色起源CEO戴夫·林普(Dave Limp)发布一条耐人寻味的推文:「我们将新格伦火箭第一级称其为So You’re Telling Me There’s a Chance【所以你告诉我有机会】。为什么?因为没人第一次尝试就能成功回收可复用的第一级。」

言外之意就是新格伦火箭首飞不可能保证一级火箭回收成功。事实上,这也是业界观察家们的普遍共识。蓝色起源从未实测过新格伦火箭第一级的垂直起降能力,火箭回收经验全部来自于支持亚轨道飞行的新谢泼德火箭,但两者回收难度不在量级水平。

如果把猎鹰9号火箭比作一支铅笔,从发射到返回的技术难度,相当于让这支铅笔飞过帝国大厦头顶(103层,超过450米),然后再精准落到一个只有鞋盒大小的着陆点。同样把新谢泼德火箭比作铅笔的话,其回收难度仅相当于让铅笔飞到33层,再垂直落回。而新格伦火箭第一级回收难度甚至比猎鹰9号第一级还要大,火箭更大(高57.5米,直径7米)、飞行距离更远(距发射场~1000公里)、综合控制能力要求更高。多数观察家认为,蓝色起源起码需要尝试四五次才可能成功回收新格伦一级火箭。最早有望2025年甚至2026年才可能掌握这一能力。

●瞄准10月10日发射欧罗巴快船

就在上周一即9月9日北极星·黎明号发射前日,NASA和SpaceX最终敲定瞄准10月10日发射欧罗巴快船,这个耗资52亿美元、NASA建造的最重太阳系探测器(6吨重)。重磅任务必须动用重器发射,SpaceX发射团队目前正忙于筹备发射第11枚重鹰火箭,以三箭全部消耗、全不回收、全力以赴的代价,为欧罗巴快船提供最大化的速度增量(ΔV),以快速飞往木卫三(欧罗巴),探寻最神秘的冰世界,寻找外星生命的重要星球。