领跑太空2.0时代(4)

2017-03-06 19:35:29 航空世界 2016年11期

蒿旭

精英篇

当前,美国的商业航天产业犹如一座“围城”,业内的人想“飞出”地球,业外的人想加入这场太空“淘金热”。经过数十年的政策扶植,美国商业航天发展大潮中已经涌现出众多精英,如艾隆·马斯克、杰夫·贝佐斯和理查德·布兰森等。他们创办的企业或已经拿到了数亿美元的客户订单,或还在融资壮大、招兵买马、技术攻坚。不论这些先行者在商业航天发展之路上能走多远,他们那种敢为天下先的创业精神都值得我们钦佩。

SpaceX公司

SpaceX公司的成功首先要归功于其老板——艾隆·马斯克。他是网上交易第三方支付工具PayPal的创始人。在将Paypal卖给eBay后,马斯克将套现获得的资金投入了SpaceX公司的创建和运载火箭的研制。此外,风险投资是另一个资金来源。政府虽然按合同向SpaceX提供资助,但拨款与波音和洛马这些巨头绝对不可同日而语,这是媒体将SpaceX称为私人企业的原因之一。在国外上市企业被称为“公共公司”(波音和洛马皆为上市公司),与此对应的非上市企业则被称为“私人公司”。

2011年,在美国国会听证会上,马斯克坦诚地称:“在研发全程,NASA的专家建议和指导始终帮助SpaceX,令我们得以在美国50年的太空经验上往前走,最终达到目标。”就在这之前的一年,SpaceX成为全球首家可以发射、修复可部分回收宇宙飞船的私人公司。这艘宇宙飞船名为“龙”,可以在地球轨道上运行。而这之前,全世界只有6个国家及政府能够做到。

SpaceX与美国国家航空航天局(NASA)的正式合作起始于2006年NASA的商业轨道运输服务(COTS)项目。该项目是NASA第一次采用政府部门与私人公司的“绩效付费”合作模式。NASA将这一项目设计为政府部门与商业太空公司“联合探险”的模式,共享开发新运输工具的风险、成本、回报。COTS项目的宗旨之一就是公共-私人的合作关系,即利用私人资本补充政府的资金,令产品及服务能快速产出,并节约成本。这一宗旨下,SpaceX得以专注于安全、简捷、划算的设计。以“猎鹰”9为例,NASA内部曾利用其空军成本模型估算,如果NASA自己制造“猎鹰”9火箭将花费17亿~40亿美元,而通过COTS计划,SpaceX只花了3亿美元,这其中还包括设计、制造和试验SpaceX的“猎鹰”发动机费用,这是40年来第一个完全由美国本土生产的轨道助推器发动机。

在NASA的帮助下,SpaceX不停地扩大自己的业务范围。2006年,NASA宣布终止宇宙飞船计划的同时,SpaceX赢得了NASA的国际空间站补给系统的合同;2008年,SpaceX发射首架私人资助的液体燃料火箭“猎鹰”1到地球轨道。两年后,它发射可部分回收的宇宙飞船“龙”;2012年,SpaceX使用“龙”的太空舱与国际空间站对接,这是SpaceX首次完成太空补给任务,此前没有其他商业公司完成此举;2015年2月,SpaceX发射“深空气候观测卫星”,标志该公司第一次在地球轨道之外操作;继两次失败的尝试后,同年12月底,SpaceX的“猎鹰”9成功发射。这并非全球首次发射可回收的无人火箭,蓝色起源公司火箭抢先拿下这个荣誉,但是“猎鹰”9却在更远的范围飞行。它不仅是一次测试飞行,而且有着明确的太空任务,即载送11架卫星到地球轨道。

商业介入航天,最有意义的部分在于降低成本,使太空旅行有可能成为廉价的旅行方式。数据显示,美国共研制并投入使用5架航天飞机,每架研发费用约20亿美元。从1985-1988年10月间,航天飞机的发射价格增加了85%,即每次发射费用飙升到9000万美元。这笔花费完全违背了NASA最初设计航天飞机的预算,也违背了可回收技术是为了节省发射成本的初衷。

2011年5月4日,SpaceX公司首席执行官艾隆·马斯克在公司网站的更新页面发表了一封信件,题为“为什么美国可以击败中国:SpaceX公司费用的事实”。在这篇文章中,他十分自豪地提到,中国长城公司(中国政府批准的经营卫星商业发射服务、卫星整星出口及开展国际空间技术合作业务的唯一商业机构)承认他们无法与SpaceX公司在价格上竞争,并认为这是美国创新战胜了更廉价的海外劳工的典型事例。

在信中,马斯克一一列举了SpaceX公司在成本控制上的突出成绩,这些成绩足以让全世界的航天业界汗颜:“猎鹰”9火箭的标准发射费用为5400万美元,目前已经在政府和商业市场都获得了订单,他很自信的认为由于SpaceX公司设计生产中进行了高度的垂直集成,随着时间的推移这个价格还将进一步下降;2008年,NASA授予SpaceX公司16亿美元的合同,购买12次“龙”飞船的货运发射服务,单次费用为1.33亿美元。相比之下,NASA 曾为送一位航天员进太空就付给俄罗斯7000万美元,而“龙”飞船有7个座位,相当于每次发射就给NASA节约了3亿多美元!說起来,SpaceX低成本的秘密其实很简单:尽量由自己制造,使用整合的生产线,使用现成元件;避免庞大的供应链、传统的设计、叠加的外包订单厂商。

SpaceX公司在成本上相当成功,但这并不是使用老旧成熟技术的缘故,他们在技术上同样很出色。“猎鹰”9火箭的“默林”液氧煤油发动机的推力虽然不高,但在开式循环液氧煤油发动机中是比冲最高的,尤其是上面级的改进型“默林”的比冲更是达到了空前的345秒。在箭体结构和材料上,“猎鹰”9是世界上第一种全面应用高强度的2195铝锂合金的火箭,结构质量很低,第二级箭体都仅有3吨。

在运载能力上,“猎鹰”9火箭的地球低轨道(LEO)的运输能力,高于中国现有任何一种LEO轨道运载火箭。而下一代“重型猎鹰”火箭的LEO运载能力更是达到了空前的45吨,如果增加推进剂交叉输送技术的话,还可以进一步增加到53吨,这个运载能力远远高于各国现有运载火箭的运力,是美国航天飞机和中国长征五号运载火箭的两倍。用马斯克的话来说,这是美国创新的成功。

目前,我国“长征三号乙”火箭地球同步转移轨道(GTO)运载能力5.5吨,对外发射报价7000万美元,而SpaceX公司今年新投入使用的“猎鹰“9 V1.1型火箭,商业发射报价只有5650万美元,而GTO运载能力4.85吨,单位质量发射成本已经低于我国。“猎鹰”9 V1.1型火箭以类似的运力和低得多的价格,再考虑到可回收火箭规模化使用后将大幅降低成本,从理论上就堵死了长征火箭在自由竞争中获得商业发射合同的可能。

除了成本优势,SpaceX 是唯一一家完全使用本国产品的美国商业航天企业。联合发射联盟、轨道ATK等几家公司都在不同程度依赖俄罗斯发动机。美国国会此前已持续发出终止进口发动机依赖的呼声。当然,SpaceX最关键的发动机亦与NASA有着千丝万缕的联系。“猎鹰”9使用9个“默林”发动机,其中第一级火箭装置了9个,8个较小发动机围绕在主推发动机周围。“默林”发动机使用的轴针式发动器,最初由美国喷气与推进实验室(JPL)在20世纪50年代设计并取得专利,曾被用于“阿波罗”登月舱下降发动机。JPL的历史可追溯到1930年,由当年加州理工学院的教授西奥多·冯·卡门创建,他当时在当地进行火箭推进器的试验。在这一实验室工作的还有科学家钱学森和Jack Parsons。到了1958年,JPL的职权全部转移到了新成立的NASA,JPL的无人星际探索的任务就此开始。

北京时间2015年12月22日上午9点,SpaceX在佛罗里达州肯尼迪航天中心,将“猎鹰”9(Falcon 9)火箭发射升空,这是继蓝色起源公司成功发射并回收卫星后,私企首次将有效载荷送到国际空间站(ISS)附近。同时,SpaceX采用的是可回收用一级火箭,所以它的成功,也意味着“可回收火箭迈出的第一步”。

NASA前局长格里芬评价说:“从纯技术的角度来看,‘猎鹰9的一级火箭成功重返大气层和动力落地,表示已取得了突破性成就。在检查它经受了飞行考验后的能力,以通过复飞合格验收测试来验证和获得复飞的信心,是运载火箭重复使用的第一步。此外,演示了超声速逆向推进,即在超音速飞行中重新起动发动机,并使用它飞回来,这对未来大而重的有效载荷在火星上着陆的任务,是很重要的。这是奇妙的飞行试验,这是重要道路上的第一步。”

马斯克的成功决非走运,他的成功源于将创新和机会成功地集于一身。

首先,他将个人的抱负和时代的发展潮流紧密结合起来。在大学毕业时,他的理想就是要进军自认为在未来潜力无限的三个领域——互联网、清洁能源和太空。这三个领域都与社会可持续发展的大趋势密切相关。他创建的SpaceX公司,正好美国政府大力扶持民营企业进入航天领域。SpaceX不仅得到美国宇航局的技术支持,也得到了数十亿美元的服务合同款。

其次,他将公司的目标和国家的需求紧密结合起来。商业化是人类航天事业发展到一定阶段的必然产物,它也必将成为航天事业空前繁荣和发展的新的动力。NASA早在2008年就启动了“商业轨道运输服务”(COTS)项目,它旨在为国际空间站发展商业补给服务。经过招标,NASA最终选择了两家创新能力强的SpaceX公司和轨道科学公司。

众所周知,美国的航天飞机在2011年退役,而NASA重新打造的新飞船要在2020年才能上天,这几年中,美国没有一个天地往返的运输系统,能为国际太空站服务。唯一的选择是利用俄罗斯的飞船。在当前美俄关系十分紧张的情况下,SpaceX研制的“龙”飞船受到美国各界的高度关注。自2010年开始,奥巴马政府就要求NASA,寻找国内有竞争力的公司研发载人飞船,恢复美国的太空运载能力。此后,NASA就拨出14亿美元专款,资助波音、SpaceX和内华达山脉公司等3家,研制新型天地往返运输系统。2014年9月16日NASA和波音以及SpaceX两家公司签署合作协议。签署的合约价值68亿美元,两家公司分别获得42亿美元和26亿美元。

最后,他将天马行空的创新思维和脚踏实地的坚持紧密结合起来。他倡导从事物基本规律出发的创新思维方式。他在研制“猎鹰”系列火箭时,就是从物理学定律出发,发现要将x重量的物质送入轨道,就要耗费y重量的燃料和用z重量的材料,但现有的运载火箭,y和z的成本仅占总费用的1%。因此,他认定在火箭领域一定存在大大节约总费用的很大空间。在面对失败时他对自己的信念有执着的追求。2008年,“猎鹰”1火箭遭遇了第三次失败,当时员工情绪低落,马斯克一走出控制室,立即对员工发表讲话,告诉他们大家必须振作起来,继续努力。在场的一位员工回忆说:“我想,我们大多数人愿意跟着他干到底!”

除了商用发射市场,SpaceX公司還觊觎原本被垄断的军方发射订单。2015年5月26日,美国空军向商业航天公司SpaceX颁发了认证,允许其进入美国军用发射市场,发射军事卫星和间谍卫星,以及执行和国防安全相关的太空任务。从此,由联合发射联盟(ULA)垄断美国军用卫星发射市场的格局被打破。

2013年年底,美国空军授予了ULA一份为期5年,价值110亿美元的改进型一次性运载火箭(EELV)的批量采购合同,完成未来36次的火箭发射任务。2014年4月25日,马斯克在SpaceX公司召开的新闻发布会上宣布,该公司正向美国联邦索赔法院提起诉讼,对上述合同提出异议。马斯克声称,美国空军当前的制度,阻止诸如SpaceX等公司竞争国家安全发射项目,而这些发射项目不应由一家服务提供商来垄断。SpaceX的发射费用比ULA更为便宜,若与SpaceX签订合同,将会为纳税人每年节省10亿美元。此外,他还对ULA的火箭中采用俄制发动机提出担忧。马斯克表示,SpaceX将要求美国空军撤销现有合同,认定SpaceX(及其他竞争对手)的资质,然后宣布为该合同举行一个竞标流程。

2015年1月,SpaceX在其官网发布声明,声称它与空军达成了和解,撤销了针对空军与ULA关于“批量采购”合同的起诉。空军则表示将会与SpaceX合作,高效而妥当地完成认证程序。空军指出,在两年里,双方为认证工作投入了超过6000万美元和 150名工作人员。作为获得认证的供应商,最基本的资质认证是要求是能把航天器3次成功地发射到相关轨道,其中至少有两次发射是连续完成。实际上,SpaceX公司只在今年,才达到了这个标准。

马斯克则表示,空军的决定是在国防航天发射领域里引入竞争的重要一步。在这次SpaceX公司通过美国空军的认证后,它和ULA的首次较量,将会出现在今年6月,届时美国空军将向两家公司征求报价,发射一颗GPSⅢ卫星。ULA的每次发射则收费1.6亿美元,而SpaceX的报价为1.0亿美元,业界人士指出,引入SpaceX后,将迫使ULA降低价格。

实际上,SpaceX虽然通過自己的实力,进入这个2030年之前规模将达到700亿美元之巨的市场,但面对要求十分严格的军用发射任务,却仍需面对诸多考验。在过去8年的发射活动中SpaceX的准时发射率低于ULA,特别是“猎鹰”9火箭使用的“默林”发动机,其性能较低,较难满足未来美国军用卫星发展的要求。由于SpaceX与ULA的较量,未必每次都是赢家,这就迫使SpaceX只能继续技术创新,才可能赢得更大市于份额。

目前,SpaceX公司已经将公司的飞越发展锁定在2018年。首先,SpaceX公司于2016年4月与空军签订了8270万美元的GPS卫星发射合同,将于2018年5月执行发射任务。另外,由SpaceX公司建造的世界上首个商业用途发射场预计于2018年建成投入使用,地点位于得克萨斯州的布兰斯维尔。SpaceX公司也公布了将于2018年发射“红龙”无人飞船登陆火星的消息。看来,马斯克离他的终极目标——在火星退休,越来越近了。

轨道科学公司

轨道科学公司(Orbital Sciences Corporation)是一家专门制造和发射卫星的公司。它的卫星发射系统对于美国导弹防御系统有着重要影响。轨道科学公司自成立以来,已建造600多枚运载火箭,建造了100余颗卫星。轨道科学公司占有拦截导弹市场40%的份额, 小型通信卫星市场的55%以及60%小型运载火箭的市场。该公司凭借“安塔瑞斯”火箭的开发研制和对通用动力先进信息系统卫星部门的收购,将业务扩展到中型运载火箭和卫星市场。

1990年,公司成功进行了8次空间任务,最重要的是Pegasus火箭的首次发射。2006年,轨道科学公司完成了其自成立以来的第500次任务。1997年,轨道科学公司分拆出其旗下的轨道空间影像公司(ORBIMAGE),即现在大名鼎鼎的GeoEye前身。当前谷歌地球、谷歌地图、模拟飞行游戏汤姆克兰西鹰击长空等都用了该卫星的地球照片。

NASA提出的商业轨道运输服务中将奖金订为1.71亿美元,而轨道科学公司计划开发新的火箭则预计要投资1.5亿美元;其中有1.3亿投入火箭助推器上,另外还有2000万则是作为载运飞船的开发。但是截至2012年4月,开发成本估计已经达到4.72亿美元。

2011年3月4日,NASA的“辉煌”号大气研究任务卫星由于轨道科学公司建造的“金牛座”XL火箭的机械故障而丢失。2009年2月24日,轨道碳观测卫星任务由于“金牛座”XL火箭的类似故障而早期失败。这些故障对NASA造成的总损失估计有近7亿美元损失。尽管如此,NASA仍对轨道科学公司作为国际空间站的货运服务提供商表示出信心。

2014年10月28日,轨道科学公司的“安塔瑞斯”火箭在从位于美国弗吉尼亚州惠洛浦航天中心发射升空后数秒便发生爆炸并坠毁。这也造成其此次原定向国际空间站运送补给物资的计划遭遇挫折。“安塔瑞斯”火箭的第一级使用了两台AJ26发动机。这种发动机是在苏联NK-33型火箭发动机的基础上翻新改进而来的。NK-33原本是当年在冷战高峰时期,苏联为开展登月而研制的N-1巨型火箭的配套发动机。尽管在目前阶段尚无法断言AJ26发动机是否在此次事故中扮演了某种角色,但轨道科学公司使用年久的苏联火箭发动机的做法已经遭到质疑,其中也不乏批评之声。

其实,“安塔瑞斯”并非唯一使用了苏联或俄罗斯技术的火箭型号。比如说,美国联合发射联盟(ULA)的宇宙神-5型火箭,该火箭是执行美国军方以及美国航空航天局发射任务的主力火箭型号之一,在其第一级火箭上便使用了俄国研制的RD-180火箭发动机。因此,美国国会已经指示国防部研发美国制造的推进系统,以便让美国空军在2019年底前结束对俄罗斯RD-180火箭发动机的依赖。在轨道科学和ATK公司于2015年2月合并之前,两家公司都已经考虑独立和联合对美国空军就替代火箭发动机需求做出回应。2016年1月,轨道科学公司表示其正在研制一款新型火箭,以便与SpaceX公司和联合发射联盟(ULA)在国防卫星的发射上展开竞争。

SpaceX公司和轨道科学公司是最主要的商业竞争对手,这两家公司都与NASA之间签订了价值数十亿美元的国际空间站货运服务合同。迄今,SpaceX凭借其“龙”飞船和“猎鹰”9火箭,已经成功执行6次太空运输任务;而轨道科学公司也已经凭借其“安塔瑞斯”火箭与“天鹅座”飞船的组合成功执行了4次类似的太空运输补给任务。

蓝色起源公司

蓝色起源公司是亚马逊公司的老板杰夫贝佐斯于2000年9月建立的新兴航天公司。创办这一公司的重要原因是他对航天尤其是太空旅游的迷恋和乐观预期。他在1994年建立的亚马逊公司早已成为举足轻重的互联网公司,更为贝佐斯带来了几百亿美元的财富。2014年,贝佐斯在接受采访时表示,已经在蓝色起源公司净投入5亿多美元。

自创立之日起,蓝色起源公司一直以来都行事低调,很少有消息在媒体露面,直到2003年它才对外公开。蓝色起源公司的早期目标是设计制造一种垂直起降(VTVL)的亚轨道飞船,类似道格拉斯公司曾研制过的DC-X试验飞行器。当然,与DC-X最终单级入轨的目标不同,蓝色起源公司的飞船要携带2~3位乘客进入太空并安全返回。它的进入太空也并非我们习以为常的太空轨道,而是飞行高度超过100千米高度的冯卡门线。毫无疑问,这样的飞船最主要的用途就是亚轨道太空旅游,这也是蓝色起源公司建立和发展的初衷。

蓝色起源公司并不孤单,世纪之交美国诞生了大批瞄准亚轨道旅游的商业航天公司,遗憾的是时至今日也没有一次实现亚轨道商业旅游飞行。當年的风潮已经退去,很多公司也永远地消失了,蓝色起源公司得益于后台老板贝佐斯的财大气粗,才在坎坷中发展到今天。不得不说,创办航天企业的难度和投资超过了很多人的预期,SpaceX公司那样“时来天地皆同力”的发展历程,其实是很难复制的。

2004年NASA将载人航天重心转向深空,而近地轨道则准备外包给商业公司。贝佐斯在2004年11月告知路透社,它的蓝色起源公司将进入亚轨道飞行市场,2005年1月该公司官方网站上也公布了这样的消息。不过,该公司在NASA商业乘员发展合同(CCDev)的竞争中并不显眼。

NASA于2010年公布的CCDev项目合同中,蓝色起源公司也是获得合同的5家公司之一。NASA于同年2月1日授予蓝色起源公司价值370万美元的合同,用于研制发射逃逸设施和结构测试用的亚轨道载人飞船,这也是蓝色起源公司当时的强项。蓝色起源公司的研制进程相当顺利,如期完成了发射逃逸装置的测试。2011年,CCDev项目研发第二阶段中,蓝色起源公司获得了2200万美元的合同,虽然这是 4家中标公司中最少的,但他们的方案也最为大胆。蓝色起源公司将首先使用“宇宙神”5火箭发射自行研制的双锥形载人飞船,以后飞船将由该公司的完全可重复使用的运载工具进行发射。蓝色起源公司的可重复使用运载工具(RBS)在分离后将具备弹道下落着陆或是重起发动机飞回发射场并垂直降落的能力,为此发动机要具备深度节流和多次可重复起动能力,这种发动机可能就是蓝色起源公司研制的BE-3液氧液氢发动机。

蓝色起源公司已经开始了亚轨道飞船的集成试验,计划中的3艘亚轨道飞船具备同样的重复使用能力,这种亚轨道试验将为未来的轨道飞船试验奠定基础。蓝色起源公司为此做了大量努力:该公司最初的“查龙”于2005年就进行了一次成功的试飞,达到了96米的高度并成功垂直降落,虽然它使用的是喷气发动机,但垂直起降技术仍然得到了验证;随后的PM1试验飞行器名为“戈达德”,它的外形酷似卡通玩具,2006年11月13日的试飞还算成功,但它仍然只是低空垂直起降飞行器,只能飞到85米的高度;随后公司官方网站就是漫长的沉寂。“新谢泼德”火箭即PM2试验飞行器使用了推力更大的BE-2过氧化氢没有发动机,第一次飞行也获得了成功,但在2011年8月24日的第二次飞行中,试验飞行器成功飞到了1500米的高空并达到了马赫数1.2的速度后,飞行安全系统检测到飞行器迎角异常,自动关闭发动机导致飞行器坠毁。这次事故对蓝色起源公司是当头一棒,事后,贝佐斯亲自写了公开信,这封信挂在公司官方网站上。这是该网站4年半以来的首次更新,贝佐斯长期暗中发力期待惊人的做法无疑暂时失败了,这也是为蓝色起源公司的商业载人航天竞标投下了阴影。2526

尽管如此,蓝色起源公司仍然展示了它的进去与实力。早期的“新谢泼德”亚轨道试验飞行器已经是助推器加载人舱的设计,载人舱使用降落伞降落,可重复使用助推器使用了气动控制的舵面,载人舱则设计了再入时展开用于防热和减速的护裙,其中很多特征后来延续到今天的“新谢泼德”亚轨道飞行器上。2012年10月,蓝色起源公司还成功进行了推式逃逸系统的发射中止试验,这是美国第一次成功进行的推式逃逸发射中止试验,相比之下,一贯风头强劲的SpaceX公司的首次推式逃逸发射中止试验已经是3年后的事情了。

蓝色起源公司从一开始就要重复使用第一级,实现海上垂直着陆或是飞回发射场。回过头来说,蓝色起源公司这一载人方案太过激进了,而且它的研制进度也无法给人足够的信心。即使没有“新谢泼德”的坠毁事故,后续的商业载人航天竞标中,蓝色起源公司黯然出局也并不意外。从竞争对手来看,SpaceX公司虽然成功发射了十几枚“猎鹰”火箭,但其第一级弹道再入着陆几次试验并未获得成功。相比之下,重复使用的7人制双锥形太空舱和推式逃逸系统反而不那么惊人。

2011年的事故后,蓝色起源公司逐渐退出了人们的视野。虽然此后还有2012年推式逃逸系统的试验和2013年BE-3发动机的测试,但这些亮点与NASA推动的商业载人航天项目的竞争相比,无疑大为逊色。毕竟,蓝色起源公司当时只是300人的小公司,更没有拿得出手的运载火箭或是载人飞船。

即使如此,蓝色起源公司在“不差钱”的老板贝佐斯的支持下,仍然具备了卷土重来的资本,尤其是BE-3液氢液氧发动机的顺利测试,更显示了它的雄厚实力。2011年公开的BE-3发动机是一种抽气循环的液氢液氧发动机,具有更高的可靠性,它的推力达到了50吨级,具有从110~490千牛之间工作的节流能力,这也是垂直起降飞行器要求的必然。2013年BE-3发动机成功进行了亚轨道所需的全程测试,模拟了飞行器起飞、滑行节流工作和多次起动能力。截至2015年4月,BE-3发动机已经进行了450次点火和超过30000秒热试车,为“新谢泼德”飞行器成功试验奠定了坚实的基础。BE-3发动机推力比我国的YF-77发动机略小,但节流能力和多次起动能力要强于后者,总体工程难度大致相当,则不得不让我们佩服美国寒天工业的深厚积淀。

藍色起源公司也从未忘却发射轨道飞船的雄心。2013年底,该公司宣布研制BE-3U的计划,这种液氢液氧发动机将用于未来可重复使用运载火箭的上面级,它最明显的改变时使用了大面积比的喷管,以提高发动机的真空比冲,同时,该公司还称轨道飞行器将在2018年进行试飞。当然,人们还是小看了贝佐斯和蓝色起源公司的雄心壮志,或许是受SpaceX公司研制路线的影响,人们都倾向于未来的可重复使用运载火箭第一级使用BE-3多发并联,考虑到早期的“新谢泼德”试验飞行器的助推器使用了多发并联的BE-2发动机,这似乎是一个合理的推测。但事实并非如此,后续的发展更是让人大跌眼镜。

2013年美国《航空周刊》报道,蓝色起源公司研制测试BE-3发动机的同时,还在并行研制新的发动机,即后来才公开的BE-4。从报道中对比全氢结构(BE-3)来看,这种新型发动机可能是一种碳氢燃料发动机。2014年6月《航空周刊》进一步报道,蓝色起源公司正在研制一种液氧甲烷发动机。不过,对于中国航天爱好者来说,或许是SpaceX公司多发并联成功设计的先例,外加我国YF-77改液氧甲烷版的影响,多数人并没有意识到这一种全新的大推力液氧甲烷发动机。2014年9月17日,蓝色起源公司宣布了一个爆炸性消息,它将和联合发射联盟(ULA)合作,为后者研制一种替代俄国RD-180液氧煤油发动机的大推力火箭发动机,也就是单发推力250吨级的BE-4液氧甲烷发动机。

一石激起千层浪,这个消息让蓝色起源公司重新回到舞台中央。根据蓝色起源公司稍后介绍的详细内容,BE-4大推力液氧甲烷发动机是一种富氧的分级燃烧发动机,这种循环方式和RD-180类似,但它使用了性能更好地液氧甲烷推进剂,从而在燃烧室压强等很多参数上逊色于RD-180的条件下,做到了更高的发动机比冲。更令人惊奇的是,蓝色起源公司宣布BE-4发动机有望在2017年完成研制并投入飞行,研制进度实在令人膛目结舌。当然这只不过是个误会,BE-4发动机是为了蓝色起源公司屡次提及的可重复使用运载工具研制的,该公司在公开前已经自受资金进行了3年多时间的研制,完成了早期绝大部分技术攻关。2014年5月,蓝色起源公司在得克萨斯州新建的大推力甲烷发动机试车台建设完成,BE-4发动机的缩比富氧预燃室和燃烧室即将进行测试,涡轮泵和主阀门的测试也提上日程,全尺寸BE-4发动机预计将在2016年进行热试车,2017年或稍晚2018年将完成研制。

联合发射联盟选择蓝色起源公司的BE-4发动机绝非偶然,由于美俄关系因乌克兰事件而恶化,美国国会就意图尽快禁止它继续采购新的RD-180发动机,这让目前的顶梁柱“宇宙神”5火箭前途未卜,只能退役或是研制新的替代火箭。如果要更换发动机的话,其实也有多个选择,比如航空喷气-洛克达因公司的AJ26-500或是AR-1发动机,以及SpaceX公司的“默林”发动机。不过,洛克达因公司计划研制替代RD-180发东西的AR-1液氧煤油发动机还在纸面上,而且需要投入巨资完成研制,而BE-4发动机只需联合发射联盟分担部分费用。至于SpaceX公司一再宣传的“默林”发动机,从最早的70吨级真空推力的分级燃烧液氧液氢发动机,变为超级“高大上”的真空推力800多吨的全流量分级燃烧液氧甲烷发动机,但目前已经缩水为单发推力250吨级的全流量分级燃烧液氧甲烷发动机。更重要的是“默林”发动机说的多做的少,研制进度无法和BE-4相比。此外,蓝色起源公司授权联合发射联盟生产BE-4发动机,让联合发射联盟公司在火箭研制生产的垂直整合上有了显著进步。

联合发射联盟将使用BE-4发动机作为未来的“火神”火箭的第一级主发动机,根据目前公布的消息,“火神”第一级将双发并联BE-4.更有趣的是,BE-3U发动机将和洛克达因公司的RL-10和XCOR公司的XR-8H21发动机竞争“火神”火箭未来的重型ACES上面级发动机。我们现在已知蓝色起源公司将使用BE-4发动机作为自己的可重复使用运载工具的第一级发动机。而BE-3U将作为上面级发动机,不过即使“火神”上面级未来也使用BE-3U发动机,两种火箭仍将截然不同,但蓝色起源公司在火箭发动机上的研制实力,却显示得淋漓尽致。

发动机再好,创建蓝色起源公司的贝佐斯毕竟还是要上太空的,可重复使用运载工具和飞船也没有落下。2015年4月29日,几经改进后终于定型的“新谢泼德”飞行器进行了首次试飞,飞行器使用单发BE-3发动机,飞行高度92千米,乘员舱成功分离并使用降落伞着陆,但设计上可重复使用的助推器由于液压系统故障未能成功回收,未免有些美中不足。

“新谢泼德”的助推器包括固定和伸缩式的多个稳定翼,8个减速板和液压系统驱动的可在马赫数4以下工作的尾翼舵面,着陆则设计了多个伸展腿。“新谢泼德”的乘员舱拥有推式逃逸系统,可携带7人,单人内部空间要比商业航班或普通飞船大得多,拥有更舒适的观光体验。总而言之,“新谢泼德”的这次成功试验对垂直起降试验飞行器来说是一小步,但它标志着亚轨道旅游大业已经不再遥远,是蓝色起源公司的一大步。

从早期公布的图片看,“新谢泼德”的助推器与可重复使用运载工具的上面级有很大的相似性,或者说“新谢泼德”本身就是新火箭上面级的测试,配合使用BE-4发动机的大推力起飞级,酝酿已久的可重复使用运载工具有望在2018年或是稍晚进行飞行测试,让蓝色起源公司具备轨道发射能力,参与商业载人航天的竞争。

目前,Space X公司和蓝色起源公司在商业火箭的竞赛中可以说互有优势,Space X公司的火箭技术难度上更大,并且可以载货运输,在商业用途上更广,预计获得超过60亿美元的潜在商业合同。蓝色起源公司三发三中的胜率更好看,并且已经可以发射到距离地球的100千米的太空亚轨道上,再前进就是宇航意义的外太空了,证明了在载人航空上的价值。蓝色起源公司将会对“新谢泼德”火箭进行连续测试,在更成熟的时候制造一枚全新的火箭测试载人太空飞行。因为贝索斯此前宣布公司计划在2018年就进行载人商业太空旅行的计划,根据富豪们也会一窝蜂的特性,贝索斯届时会大赚特赚。

现在的问题是Space X公司和蓝色起源公司还要降低成本,并且用连续实验证明可靠性,具体太空旅行的價钱还要符合中产以上富人能支付的价格才好。贝索斯是善于控制市场预期的高手,他宣布蓝色起源公司将在2018年进行商业太空航行,有可能是商业操作,当然也有很大可能是真实的。不出意外的话,凭借BE-3、BE-3U和BE-4系列发动机的研制和生产,10年后的蓝色起源公司和SpaceX公司恐怕会成为美国最主要的两家液体火箭发动机制造商。蓝色起源公司更可能成为商业亚轨道旅游的领头羊,并跻身世界商业轨道旅游行列,成为美国屈指可数的商业航天公司之一。

毕格罗宇航公司

SpaceX公司不是唯一敢于自研载人火箭的公司,它有一个强劲的竞争对手——毕格罗宇航公司(Bigelow Aerospace),老板罗伯特·毕格罗,同时也是连锁酒店大亨。毕格罗的主要目标更带商业性质,他的公司目前的主力项目是一系列空间站组件,目的是未来为付费会员提供服务。目前,毕格罗的太空站已有两个测试性组件被发射到太空。

此外,毕格罗很清楚太空旅行要想在商业上获得成功,必须自己掌控天地运输渠道。所以除了在太空站上的努力,毕格罗还与波音和洛马两大传统宇航巨头分别合作,参与两家的新型载人飞船研制,为自己未来的空间站。波音/毕格罗的CST-100和“龙”载人飞船属于同一重量级,也能装载7人执行天地运输任务。2012年4月,CST-100成功进行了大气层内着陆测试。

毕格罗的终极理想是把自己的旅馆连锁店开到太空去。2007年愚人节前夕,网上流传开毕格罗宇航将发射世界首个太空旅馆的消息,经证实是毕格罗为自己的太空计划做的一次成功的营销。SpaceX公司对毕格罗宇航,赌城大亨对硅谷贵族,登陆火星对太空旅馆,两家私营航天佼佼者像宿命中的对手一样。

早在2006年,毕格罗宇航公司便开始着手打造世界上进入太阳系的第一座私人空间站,其主要客户是因缺乏专业技术或资金而无力“白手起家”的主权国家。第二座较大的私人空间站将于2016年问世,两者可同时搭载36人,总容量是目前国际空间站容量的6倍之多。公司创始人毕格罗还计划购买15~20枚火箭,从2017年开始将游客运往太空。

迄今为止,这位亿万富豪已为其“私人航天梦”砸下1.8亿美元,并称后续投资将超过3.2亿美元。尽管如此,毕格罗为私人空间站开出的价格不到NASA的二分之一:每位客户支付2500万美元,便可在空间站居住30天并享受免费“班车”;若是将租期延长至60天,只需再加375万美元。公司还可为长期客户提供“优惠包”:任何签下4年期合同的国家或公司只需支付3.95亿美元/年,便可享受包括免费运载、空间站租赁在内的一切服务,成本仅为往常的六分之一。

不仅如此,私人空间站亦可兼做“太空旅馆”,毕格罗承认太空游将成为收入的部分来源,不过他并不认为这仅是“富人们的专利”。2018年后,空间站的租费将随火箭价格的下降而下降,这意味着越来越多的人将有机会到外太空过新年、度蜜月。

2013年初,NASA宣布已经和毕格罗宇航公司签订了一份1780万美元的同,让这家公司为国际空间站建造一个可膨胀充气式模块。NASA副局长洛丽·加弗在签约时表示,这款可膨胀模块的概念既是前沿技术又在经济上可负担得起。他说:“使用可扩性膨胀居住舱的协议,代表了向前沿科技迈出的重要一步,它使得人类能够在太空里安全的生存,也代表了美国商业航天创新的重要进步。”接着,毕格罗与NASA签署了《太空活动协议》,根据该协议,毕格罗不仅有了TransHab项目的开发权,还可以邀请曾经参与该项目的NASA工程师到公司工作。于是他找到了已经从NASA退休、正在得州农工大学任教的施耐德。两人见面后一拍即合。

这种可膨胀充气式模块,并非毕格罗公司的首创,它本是NASA高级工程师威廉·施耐德在1997年开始设计的,并在NASA内部得到了广泛的支持。该设计还曾一度被考虑用于当时正由波音公司研发的国际空间站(ISS)的居住舱模块。但在2000年,这个TransHab项目还没来得及造出一个能真正升空的成品,忽然就被莫明其妙地被取消了。

与金属硬壳的航天器不同,毕格罗宇航公司设计的“太空旅馆”试验舱由若干可充气膨胀的软壳模块组装而成,其最大优点是可节约发射成本。经过几年的规划、研究、设计,2005年10月毕格罗宇航公司开始建造第一个“太空旅馆”试验舱“起源一号”。它的内部容积为11.5立方米,并在2006年7月12日由俄罗斯火箭发射升空。2007年6月28日,容积更大的“起源二号”也由俄罗斯火箭发射升空。发射时“起源二号”的直径只有1.6米,入轨后可膨胀到直径2.54米。与“起源一号”相比,“起源二号”在技术上有了很大改进,包括采用多储箱膨胀系统代替了单多储箱膨胀系统,改进了防热和热管理系统和控制系统等。由于“起源二号”的设计寿命为12年,它至今还在轨道运行。这两个膨胀充气舱都装载了科学、商业和娱乐的有效载荷。

由于NASA未来的精力要放在捕捉小行星和载人登陆火星的任务上,按照NASA的时间表,2025年将派遣航天员探索小行星,2033年左右航天员将登陆火星,而在低轨道的空间站和重返月球的计划,可能由多家私人航天公司来执行承担。毕格罗宇航公司除了研发计划在2015年,在国际空间站上进行测试的充气式模块外,还计划建立可独立运行的商业空间站,这个充气式空间站包括提供330立方米的BA330充气模块、两个较小的充气模块和具有对接功能的节点舱,最多可容纳12名航天员。毕格罗航宇公司现在已经有多个客户,它以谅解备忘录的形式与澳大利亚、荷兰、日本、新加坡、瑞典的航天局及联合国建立了合作关系。2016年4月11日,联合发射联盟与毕格罗宇航公司召开发布会并签署协议,宣布将联手打造大型充气式太空站,首个舱段将在2020年升空。

内华达山脉公司

与前面介绍的几家航天私企一样,内华达山脉公司的核心产品“追夢者”飞船也是别人那里“淘”来的“宝贝”,这一概念可被看作源于1957年美国空军开发的X-20“动力倍增器”多用途航天飞机和NASA于1980年代末设计的HL-20概念飞船。HL-20是类似飞机的一种小型飞行器,是NASA设计用来取代航天飞机的。NASA斥资20亿美元用于开发HL-20的设计并制造一个与原样完全尺寸的样型机,但却从未建造能投入使用的HL-20。NASA后来将HL-20的设计细节公布于众。

SpaceDev公司最先于2005年12月16日公布了基于HL-20的“追梦者”概念飞船。对于“追梦者”能否赢得NASA的5000万美元商业轨道运输服务(COTS)演示项目,SpaceDev公司创始人吉姆·本森自信满满。但最后证实,NASA并未选中“追梦者”。随后,该公司于2008年12月16日被内华达山脉公司收购。

“追梦者”进入内华达山脉公司后,命运峰回路转,获得了多个太空计划资金支持。2010年2月1日,NASA授予内华达山脉公司商业乘员发展(CCDev)第一阶段项目2000万美元种子基金。2011年4月18日,NASA又向该公司授予CCDev第二阶段项目8000万美元资金。2012年8月3日,NASA又向该公司授予商业机员整合能力(CCDiCAP)项目2.125亿美元资金。有了这些资金,“追梦者”取得了一些里程碑式的进展。但在与NASA有过一段“蜜月”式合作后,2014年9月16日,NASA最终还是没有选择“追梦者”参与下一阶段CCDiCAP项目。向联邦审计办公室(GAO)的申诉最终也被驳回。

载人版“追梦者”受到NASA冷遇,内华达山脉又推出货运版。2016年1月14日,NASA选中内华达山脉公司精心设计的货运版“追梦者”,作为第三个向国际空间站运送货物的飞船。此前,轨道ATK公司和SpaceX公司的发射系统所发生了一系列事故,致使NASA选择第三家供应商,提高太空运输任务的灵活性。

与航天飞机一样,“追梦者”飞船也是垂直起飞,水平着陆。但由于不会携带大量货物,因此“追梦者”飞船只相当于航天飞机的一小部分重量。如果采用HL-20飞船的尺寸,那么“追梦者”将有9米高,10吨重,大约是航天飞机的四分之一,重量是航天飞机的八分之一。

与将航天飞机送入轨道的火箭不同的是,“追梦者”飞船的发射装置不用低温燃料。低温燃料必须使用泡沫材料进行绝热,放弃这种燃料就意味着避免出现导致“哥伦比亚”号航天飞机泡沫材料脱落的问题。同时,这一问题在“发现”号航天飞机最后一次航天任务中再次出现过,只是没有造成致命后果。“追梦者”的在轨动力采用两台推力可调的固体与液体混合的火箭发动机,推进剂采用端羟基聚丁二烯(HTPB,固体燃料)和一氧化氮(氧化剂),它们都具有无毒易存储的特性。与之类似的发动机也用在了维珍银河/比例复合公司的“太空船2号”上面(即RM2发动机)。SNC公司在混合火箭领域已探索了十多年,进行了超过300次混合火箭发动机的点火试验,并帮助“太空船1号”获得了安萨里X大奖。NASA研发HL-20升力体时,发现最关键的技术是应急救生技术,研制“追梦者”轨道器时也将重点解决救生问题。

发射时,“追梦者”飞船将被绑在发射台上的其中一个大型火箭助推器上。发射台共有3颗这样的火箭助推器。点火后,两颗火箭助推器首先点火,脱离,飞船最后与第三颗火箭助推器分离。在随即点燃的另外两个小型火箭的助推下,飞船最终进入轨道。每个大型火箭助推器可产生100万磅(45万千克)的推力。

据内华达山脉公司透露,货运版“追梦者”的情况:“追梦者”货运系统(DCCS)类似于载人“追梦者”,但细节有所不同,其机翼可折叠,可以装入5米直径的火箭整流罩;升级了软件版本使DCCS能够自主飞行,尾部附有一个货舱。DCCS每次可以运送5500千克的货物到ISS,再把1750千克的货物运回地球,预计搭乘联合发射联盟的宇宙神-5火箭发射。

目前,SNC公司已完成了“追梦者”样机的研制,并将样机运到NASA德莱登飞行研究中心。2013年5月22日,NASA局长博尔登会见了在NASA德莱登飞行研究中心准备进行测试的“追梦者工程测试样机(ETA)”的团队,同时,他作为一名驾驶过航天飞机的航天员,也在现场体验了“追梦者”的飞行模拟器。按照计划,“追梦者”将在2016年11月首次发射入轨。

维珍银河公司

维珍银河公司是由英国富商理查德·布兰森创办的,计划提供亚轨道私人太空飞行服务。布兰森素来以特立独行的“嬉皮士资本家”著称,而这正体现在该公司的“太空船二号”是商业航天发射方式中少见的以空中运载飞机发射的。这种发射方式是由运载飞机把运载火箭送入临近大气层边缘,然后发射,这样就不需要修建发射台,也节省了火箭燃料的费用。

说到“太空船二号”就不得不提及一位航空技术大师——伯特-鲁坦。他于1982年成立了Scaled Composites公司,该公司于2007年8月24日被诺斯罗普·格鲁门公司收购。获得1000万美元安萨里X奖的“太空船一号”便是鲁坦的巅峰之作。这项设计是鲁坦从1996年4月便开始构思的,在微软创始人之一保罗·艾伦2500万美元的资助下,2001年5月开始全面研制。“太空船一号”分别于2004年9月29日和10月4日完成了两次太空飞行,赢得1000万美元奖金,但实际上光开发两架飞机就花去了一亿美元,因此安萨里X奖的奖金反而不是重点,第一架民间建造的可载人宇宙飞船才是做它的原因。得奖的同年,鲁坦和维珍银河公司签约成立太空船公司,共同研制新的亚轨道飞船。

2011年12月13日,鲁坦和保罗·艾伦又再一次合作成立平流层发射系统公司(Stratolaunch Systems),计划建造一种空中发射型轨道发射系统,该系统包含SpaceX公司建造的助推火箭和Scaled Composites公司开发的运载飞机。运载飞机装6个波音777级发动机,机体宽72米,重量544.311吨,最大航速460节(850千米/时)。发射任务开始后,运载飞机将从大型机场或诸如肯尼迪航天中心这样的航天港起飞,将重达222吨的助推火箭送到最高2400千米处。为了将重达6100千克的有效载荷送入轨道,“平流层发射系统”将具备与“德尔塔”2火箭相似的性能。

“太空船一号”充分体现了简捷实用的设计风格。机翼形状和双尾梁兼顾了高速飞行和滑翔的需要,为了在到达航迹顶端后有足够的阻力改变姿态,开始下降,大胆地用后半段整体偏转的手段,令人叹服。由于是在沙漠着陆,机头起落架干脆采用滑橇。“白色骑士”则沿用鲁坦典型的宽机翼、双尾梁设计,但尾梁和机身都有意抬高,以方便挂载。两者的驾驶舱有很多圆形窗口,既富于未来主义色彩,又能为游客提供宽阔的视野,还有助于降低结构重量。

然而,1架“太空船二号”于2014年10月31日坠毁。这次事故对始终怀抱载客上太空梦想的维珍银河公司来说,着实为相当沉痛的打击,也打乱了维珍银河公司原先预计最快在 2016 年载客上次轨道太空飞行的时程。经过美国国家交通安全局(NTSB)调查后指出,“太空船二号”坠机的原因为机上驾驶员提早解锁协助太空船穿越大气层时减速的尾翼设备,太早起动尾翼的结果,导致太空船解体,造成意外的发生。

时隔年余,维珍银河公司再次整装待发,意欲使私人太空旅游成为现实。2016年2月19日,维珍银河公司揭开了其新版“太空船二号”的面纱。英国著名物理学家史蒂芬·霍金将这艘新太空船命名为“维珍太空船联合体”,并在社交网站推特上发文称“我们进入了一个新的太空时代,如果能够乘坐这艘太空船飞行,我将感到非常荣幸”。

这艘新版太空船在结构上与之前被炸毁的那架相差无几,但做了一些安全性的升級改造,以避免类似的误操作事故再次发生。维珍银河公司表示,由于2014年的那场机毁人亡的事故,这艘新太空船不会在短时间内发射升空,相反它将经受严格的测试。一旦测试完全通过,维珍银河公司计划使用这艘太空船搭载乘客飞往距离地面50英里(约合80.5千米)的亚轨道进行私人太空旅游。

除了亚轨道载人计划,维珍银河公司还从2012年开始研发小型卫星的发射载具,即“发射者一号”。为此,其已在美国加州长滩租用面积达14000平方米的新厂房,用于设计和建造该公司小型卫星运载器“发射者一号”。

“发射者一号”是一种两级运载火箭,采用先进复合材料结构,以液氧/煤油发动机提供动力。维珍银河公司设想该火箭能够以低于1000万美元的价格将225千克有效载荷送入低倾角近地轨道,或将120千克有效载荷送入较高太阳同步轨道。原先计划仍采用“白色骑士二号”为运载飞机,但公司于2015年12月宣布,将改用维珍大西洋航空公司的1架名为“宇宙女孩”的波音747-400。为适应火箭挂装,“波音”747-400飞机将强化机翼部分结构件,添加电气、液压线路,并升级航电系统,改装工作预计2016年底完成。届时,“发射者一号”将挂载在运载飞机的左翼根部,在约11000米高度被发射入轨。

值得庆幸的是,“发射者一号”已经赢得首个客户订单。维珍的合作伙伴OneWeb——一家卫星互联网公司,志在建造并发射一个由648颗小卫星组成的卫星群,向全球尤其是面向传统互联网架设成本过于高昂的第三世界国家提供高速互联网接入服务。OneWeb公司已经分别与欧洲阿丽亚娜宇航公司和维珍银河公司签署了发射协议。

XCOR宇航公司

XCOR宇航公司是一家位于加州莫哈韦的初创型公司。XCOR的创始人并不富有,而且他们非常节俭,以至于常常在出售剩余物资的网站上以低价购买机械设备。XCOR取得的每一个里程碑式的成绩都是自力更生完成的,主要通过副业合同以和预售太空旅行的船票。然而,如果一切按计划进行,处于弱势的XCOR有可能成为首家让付费客户乘坐私人建造飞船进入太空的公司。

XCOR的“山猫”火箭飞船已经接近完工,就停在维珍银河公司“太空船二号”打造地点旁边的机库里。XCOR计划在今年晚些时候开始试飞,测试会耗费6~18个月的时间,之后“山猫”飞船将准备好搭载乘客。可以肯定的是,维珍公司目前要领先一点点。该公司已经完成数次试验飞行,并计划在今年年底时进行亚轨道试飞。但在通常进两步退一步的太空行业里,各公司的时间表其实排得颇为接近。

跟维珍公司一样,XCOR也提供亚轨道旅行服务,但他们提供的体验有所不同,而且价格也更低(太空旅游业倒不是价格敏感型的)。“太空船二号”能够搭载6名乘客,每人需要为船票支付25万美元。该飞船将由飞机运送到高空,之后飞船的火箭起动将其送入太空,乘客将能体验到失重飘浮,之后飞船会降落到地面的跑道。

“山猫”飞船只能搭载一名飞行员和一名乘客,票价为9.5万美元。飞船将从跑道起飞,其4个火箭发送机将能产生11600磅力的最大推力,让它能够在几分钟内进入太空。乘客将能拥有失重体验,但身体会被固定住。在飞行中的一部分时间里,乘客将能担任副驾驶,让飞行员做出不同的动作,以获得更好的视野。

XCOR成立于1999年,其联合创始人是被旋转火箭公司(Rotary Rocket)解雇的4名员工。旋转火箭是一家商业太空公司,现在已经倒闭,其投资者中包括已故作家汤姆·克兰西。这四人在莫哈韦一家珠宝店背后的房间里启动了他们的事业,其商业计划并未经历太大的变动:建造一种非常便于重复使用的轨道航天器(“山猫”飞船被设计为一天能够进行四次往返飞行),由于创始人并非亿万富豪,公司采取小步伐前进,每一步都要能够让公司赚钱。

XCOR在2001年创造了历史,该公司当时成功试飞了EZ-Rocket,这是第一款由私营公司制造并成功飞行的火箭动力飞机。公司创始人将部分股份出售给他们的有钱朋友,从而为这第一个项目提供了资金。XCOR的第二款火箭飞机是X-Racer,它由火箭竞速联盟在2005年委托研制,后者致力于为火箭飞机举办类似于纳斯卡赛车式的竞速比赛。X-Racer是第一款采用XCOR活塞泵发动机的火箭飞机,这种发动机在报废前可以进行5000次飞行。

当涉及到政府合同,XCOR有一种严格的理念:这项工作必须出于商业目的,否则XCOR就拒绝参与。2003年,XCOR跟美国国防部前沿技术研究部门签订了一份价值75万美元的合同来研发发动机专用泵。2005年,XCOR又获得NASA一份价值700万美元的合同,为其研发一种液氧贮箱。这两项工作都对XCOR设计火箭起到了帮助作用。

XCOR的商业模式在2008年发生了新的转变,就在信贷泡沫破裂之时,安德鲁·纳尔逊进入该公司担任CEO一职。XCOR不得不裁掉一半的员工,而管理人员有14个月都没有领薪水。纳尔逊是一名航天工程师出身的投资银行家,他想出一个聪明的创意,即借鉴自航空行业的“全机出租”概念。所谓全机出租,即飞机制造商出资建造飞机,并负责配备机组人员和提供维护服务,航空公司要做的就是销售和推广。2008年,XCOR跟荷兰的太空探险公司签署了一项协议,后者将负责销售“山猫”飞船亚轨道旅行的门票,而飞船本身由XCOR拥有并负责运营。

全球私人航天热潮

私人航天的热潮也吸引着一些航天业巨头的注意力。欧洲宇航防务集团旗下的阿斯特里姆公司(现称为空客防务宇航公司),拥有多达15000名员工。2007年6月,該公司宣布进军太空旅游市场,当年巴黎航展,阿斯特里姆公司展出了本公司的空天飞机模型。这种飞机与一架公务机尺寸相仿,同时装备着涡扇和火箭发动机。不过,大公司有大公司的弊端,2009年,阿斯特里姆公司确认这一方案已因缺少资金被无限期延后,公司打算在筹集到私人投资后继续研制。

苏联时代大力发展的金刚石系列军用空间站计划随着苏联解体的落幕戛然而止,剩下来未及发射的产品成了仓库里无人问津的废物。随着商业航天的兴起,位于英属马恩岛上的王剑钻石公司(Excalibur Almaz)看中了这些冷战遗物,并买下其中两艘,计划把空间站上的设备重新翻修,再将它们送上地球轨道用于接待太空游客。

加州莫哈韦的轨道间系统公司不是一家大公司,但是它有个宏大的目标:送人类进入月球轨道。该公司实现目标的方法科技含量并不高,甚至非常简陋,其理念就是基于公司目前开发的一种名为“通用推进模块(CPM)”的小火箭。这种火箭做得简单到了极致——甚至没有点火器,因为使用自燃燃料。轨道间系统公司想把成百上千个类似的火箭捆绑,最终形成足以发射到月球去的重型火箭。

种种千奇百怪的太空旅行载具构想中,美国行星太空公司的算是非常保守的。他们正在测试的名为“加拿大之箭”火箭,造型比起二战时的V-2导弹没多少变化。这个小玩意是一枚二级火箭,能把3名乘客发射到亚轨道。

1992年成立的英国的追星工业公司在本国颇有名气——自从冷战年代英国放弃自行研制生产火箭/弹道导弹以来,这家公司的追星号火箭保持着英国本土发射的最大火箭的纪录,应该是大国里唯一一个私企火箭超过国家级产品的例子。

即使是在罗马尼亚这样的小国,也有一干有志之士从事着商业航天事业。罗马尼亚航空航天局(实际上是个非政府组织)2002年便加入了上文中所提到的安萨里X大奖的竞争中。罗马尼亚人没有能与维珍抗衡的财力和技术,但他们独辟蹊径地想出了利用气球将火箭带到高空发射,从而降低发射门槛的方法。太空旅行的成本和技术门槛都能大幅压缩。

2007年9月,罗马尼亚航空航天局成功对名为Stabilo的火箭系统进行了模拟测试。这个组织的终极目标是竞争私人探月的谷歌月球X大奖和在2025年前将本国宇航员独立送上太空。

相比那些力争把太空开发变得有钱可赚的精英创客,人们更期待怀揣着太空梦的年轻人投身其中。来自丹麦的麦迪森和本斯顿所领导的哥本哈根亚轨道组织是一家非营利机构,资金全靠捐款支持。该组织2010年10月5日成立两天后,成员就达到100人。一年后成员达到500人,而在2013年12月,组织成员更达到1000人。这群业余爱好者的理想是自己动手,造一枚火箭,使其能够运载一个人升上太空,而他们已经离成功很近了。

2010年9月,这个丹麦小组争取到海军的帮助,将他们的“第谷·布拉赫”(以丹麦历史上的天文学家命名)号火箭连通发射平台拖到波罗的海里,进行他们的首次发射。遗憾的是,这枚1.6吨重的火箭原型的处女航因为保险丝熔断而失败。据麦迪森和本斯顿说,他们还有两枚火箭在研制中,一枚小型探空火箭及一枚体积更大的助推火箭。