“萤火虫航天”的求生之路.pdf

太空探率博览“萤火虫航天”的求生之路文/张晨2023年6 月8 日，美国萤火虫航天公司宣布收购太空飞行公司（Spaceflight)。后者是一家专门提供微型卫星拼车发射和太空拖船的公司，该公司迄今为止已经将4 6 0 多个载荷送入太空。在数月前，“萤火虫航天”发表声明，宣布其与诺格创新公司共同开发的、基于安塔瑞斯3 3 0 型运载火箭的“中型运载火箭”将准备参与下一轮美国国家安全发射合同（第三阶段）的竞争，而两家公司在安塔瑞斯3 3 0 型运载火箭项目上的合作为“萤火虫航天”提供了固定的订单“萤火虫航天”是一家新兴的私营航天公司，目前拥有一款小型运载火箭阿尔法，近地轨道运载能力1 吨。该运载火箭目前进行了两次发射，第一次发射因为一级一台火箭发动机故障而星箭俱毁；第二次飞行任务中火箭进入了轨道，但此次发射因为误差太大而被认为并不成功。近期，“萤火虫航天”在通过一系列努力试图建立一个属于自己的完整航天服务体系，那么它进行了哪些努力，又能否产生一系列的新亮点？AtAHAR山安塔瑞斯3 3 0 运载火箭的示意图与“诺格”合作研发“安塔瑞斯”3 3 0随着俄乌冲突逐步扩大，俄罗斯打击了乌克兰南方设计局的厂区，安塔瑞斯2 3 0+运载火箭的第一级生产线被彻底摧毁，该火箭无法继续执行任务，诺格创新公司需要新的一级火箭以发射货运飞船前往国际空间站。由于单独开发一款液体运载火箭的难度并不小，而收购轨道科学公司5612023.08SPACEEXPLORATION博览太空探索、川1.0版本的“贝塔”运载火箭，基于“阿尔法”采用多芯级并联方案的诺格创新公司也是固体运载火箭承包商，并不擅长液体运载火箭，因此在南方局被彻底摧毁后，如果需要继续维持商业空间站货运合同和安塔瑞斯火箭的发射，则必须和其他的运载火箭公司合作以研发新型运载火箭。2022年，诺格创新公司选择基于“萤火虫航天”于2 0 2 1 年提出的贝塔火箭3.0 版本研发新的空间站运载火箭，诞生了安塔瑞斯3 3 0 型运载火箭。安塔瑞斯3 3 0 型运载火箭一级为5米级直径箭体，采用液氧煤油推进剂，配置7 台“萤火虫航天”研制的“米兰达”（Miranda)百吨级抽气循环火箭发动机，二级继续使用诺格公司的“卡斯托”3 0 XL固体火箭。“安塔瑞斯”3 3 0型运载火箭的运载能力进一步提高，搭配天鹅座货运飞船可将5 0 0 0 千克货物送抵国际空间站。诺格创新公司太空发射项目主管表示，该火箭最快可以在2 0 2 5 年夏天准备就绪。从“贝塔”到“中型运载火箭”贝塔火箭，作为“萤火虫航天”计划中阿尔法火箭的下一代而被提出。该火箭最早计划采用3 个阿尔法火箭一子级并联的通用助推核心方案，起飞质量1 4 9 吨。该方案中贝塔火箭近地轨道运载能力达到了阿尔法火箭的4 倍，也就是4 0 0 0 千克，并且在卡纳拉维拉尔角SLC-20发射可以将1 0 0 0 千克载荷送入地球同步转移轨道。但萤火虫航天公司很快取消了这个构型的贝塔火箭，并且在2 0 1 9年宣布考虑与“洛克达因”合作，为贝塔火箭配置2 5 0 吨推力的AR-1液氧煤油分级燃烧火箭发动机，2.0 版本的贝塔火箭可将8 0 0 0 千克载荷送入近地轨道。随着时代变迁和运载火箭设计思路的演变，新的贝塔火箭3.0 版本在2021年被提出。该火箭高5 5.6 6 米，使用4.3 2 米箭体和7 台“米兰达”液氧/煤油火箭发动机。每台“米兰达”海平面推力1 0 4 吨，真空比冲3 0 5 秒。二级使用一台“维兰达”（Viranda)液氧/煤油火箭发动机，真空推力1 0 8.8吨，真空比冲3 2 5 秒，具备多次启动能力，近地轨道运载能力1 3 0 0 0 千克，并且可将2 7 5 0 千克的载荷送入地球同步转移轨道。贝塔火箭3.0 版本相对务实，由于采用了7 发并联和较大直径的箭体，足以提供足够的运载能力，同时拥有较低的技术难度，这可能也是“诺格”选择“萤火虫航天”合作研发的原因，在宣布将研发安塔瑞斯3 3 0 型运载火箭的同时，“诺格”和“萤火虫SPACEEXPLORATION2023.08157太空探索博览7(M7-7(3.0版本“贝塔”运载火箭航天”还宣布将基于安塔瑞斯3 3 0 型运载火箭研发一款中型运载火箭，就叫做“中型运载火箭”（MLV)。该火箭一子级发动机配置与安塔瑞斯3 3 0型运载火箭相同，二子级使用一台真空型“米兰达”发动机，真空推力90.7吨，真空比冲3 2 8 秒。该火箭计划在卡纳拉维拉尔角和范登堡太空军基地发射，在东靶场拥有1 4 0 0 0 千克发送至近地轨道的运载能力，并且“萤火虫航天”计划将其投入竞标“国家安全发射”阶段3 通道1。“国家安全发射”阶段3 发射承包合同包括通道1 和通道2，其中通道1 将由2 家公司分摊3 0 次发射，旨在吸引新兴商业航天企业。而通道2是针对那些拥有大运载能力的承包商，如联合发射联盟和太空探索技术公司，通道2 将由2 家企业承包总计40次发射。“国家安全发射”投标是美国最大的国防安全发射竞标合同，因此“诺格”和“萤火虫航天”在“欧米茄”火箭竞标阶段2 失败后重整旗鼓，提出一款性能不弱的“中型运载火箭”以竞标该合同是非常现实的。收购“太空飞行”公司以获得多星部署能力对于建立提供多元化服务的商业航天来说，虽然大型载荷任务是必不可少的，但提供多元化的小型卫星发射服务更是必要的存在。而单独使用运载火箭进行多星多轨道部署，可以大幅降低运载效率，而使用上面级“中型运载火箭”染图和太空拖船可以高效地实现多轨道部5812023.08 SPACEEXPLORATION博览太空探索这是一种电推进太空拖船，基于“渐进一次性运载器次级载荷适配器”打造，可以顶推最大8 0 0 千克的主载荷，侧挂最大4 0 千克的次级载荷。SUV可以搭载阿尔法或者贝塔火箭运行，由于其足够低矮（0.5 5 米），对整流罩空间占用的程度并不大。不过在收购太空飞行公司后，低轨道版的SUV已经没有存在的意义，或许“萤火虫航天”会和太空飞行公司一起改进深空型SUV以竞标未来的商业深空任务。向阿斯特拉公司提供火箭发动机技术太空飞行公司的“夏尔巴”小卫星拖船让我们把视角转到另一家公司。随着阿斯特拉公司的小运载“火箭-3”系列连续多次失利，阿斯特拉公司放弃了该火箭，转而研发更大的“火箭-4”运载火箭。根据2 0 2 1年9 月的一则报道，阿斯特拉公司和“萤火虫航天”签订了价值3 0 0 0 万美元的合同。合同中，“萤火虫航天”将向“阿斯特拉”供应5 0 台“金甲虫”抽气循环液氧煤油火箭发动机，该发动机用于“萤火虫航天”的阿尔法火箭。报道还透露，首台“金甲虫”抽气循环液氧煤油火箭发动机的交付价格为50万美元，后续有消息指出“萤火虫航天”要求“阿斯特拉”不得使用“金甲虫”研发性能足以威胁到阿尔法火箭的运载型号。这也意味着“火箭-4”“太空利用飞行器”使用电推进技术署，是建立多元化小卫星部署能力的重要一环。自从太空飞行公司的一个上面级在猎鹰9 火箭整流罩内发生泄漏后，太空探索技术公司彻底“拉黑”了太空飞行公司。失去猎鹰9 火箭强大的运载能力后，太空飞行公司也需要一个拥有较为强大运载能力的发射服务商以搭载自己的运输航天器。而放眼将最多使用2 台“金甲虫”发动机。“火箭-3”系列火箭的不甚可靠美国商业航天市场，也只有“萤火虫可能是“阿斯特拉”决定研发“火箭-4”航天”具备较为务实的较高性能运载的原因。“阿斯特拉”通信副总裁拒火箭，因此“萤火虫航天”收购太空绝评论该合同。但一系列报道指出，飞行公司是一次合作。太空飞行公司虽然“萤火虫航天”计划向“阿斯特拉”的上面级未来将只搭乘“萤火虫航天”直接供应发动机，但“阿斯特拉”拒的运载火箭发射，为未来的发射提供绝直接从“萤火虫航天”购买发动机，更强的竞争力。而是打算购买发动机的知识产权，以在早些时候萤火虫航天公司提出便公司自行制造发动机，避免形成依的方案为太空利用飞行器（SUV），赖。“阿斯特拉”在“火箭-3”最后SPACEEXPLORATION2023.08159太空探率博览阿斯特拉公司的“火箭-4”初样下线一次失败后就几乎损失了全部的经济收入，但“阿斯特拉”宣布将在2 0 2 3年第四季度发射重新建造的“火箭-4”火箭。出售“金甲虫”发动机技术是“萤火虫航天”多元化航天业务的一步，而这种向同行提供技术的手段在如今已经相当普遍。“火箭-4”的二级发动机也将向另一家商业火箭发动机企业“大熊座专业（UrsaMajor）购买。如果该火箭能够成功发射，出售知识产权的收入可以缓解“萤火虫航天”的经济压力，是增强其商业竞争力的重要一步。“蓝色幽灵2”任务还将把欧空局的月球探路者卫星送入月球轨道，作为月球上或月球周围其他航天器的通信中继。2021年2 月4 日，美国宇航局宣布将商业月球有效载荷服务计划-19 D合同授予“萤火虫航天”，使用该公司的“蓝色幽灵”着陆器将10项科学载荷送到月球表面的危海。该合同价值9 3 3 0 万美元，“蓝色幽灵”探测器可以采用多种轨道发射方式，可携带8 5 15 5 千克的载荷抵达月表，但“蓝色幽灵1”只携带10 项、总计50千克的载荷。该探测器能够在月表工作14 天。“蓝色幽灵1”计划于2024年发射，但并不会使用“萤火虫航天”自己的火箭进行发射，而是“猎鹰9”。近期签署的“蓝色幽灵2”任务合同中不仅包括着陆器和子卫星，还包括一个“蓝色幽灵转移级”。该模块可以将2 7 0 0 千克的载荷送入环月通过“蓝色幽灵”任务以开拓月球任务的新疆界美国宇航局于2 0 2 3 年3 月14 日宣布，通过其商业月球有效载荷服务计划向总部位于得克萨斯州的萤火虫航天公司授予了1.12 亿美元的任务订单，以使用该公司的“蓝色幽灵”（BlueGhost)着陆器执行2 0 2 6 年的登月任务。这也是第二次“蓝色幽灵”任务。“蓝色幽灵”任务是“萤火虫航天”的首个月球商业任务6012023.08SPACEEXPLORATION博览太空探索使用“太空利用飞行器”推进的“蓝色幽灵”月球任务“蓝色幽灵2”任务将使用转移推进级并且携带小卫星轨道，转移级直径2 米，高2.3 米，配置有独立通信和电源系统，并且可以提供5 年的通信服务。“萤火虫航天”指出，“蓝色幽灵转移级”不仅可以用于月球任务，未来也可以用于火星和金星任务。“萤火虫航天”的布局能否助力其获得新发展？“萤火虫航天”近期的动作是非常大的，无论是收购企业还是研发新型号运载火箭，都展示了它试图建立一个类似火箭实验室或者太空探索技术公司的多元商业航天服务综合性公司。但尽管它拥有良好的愿景，现实可能并不如所愿。美国的商业航天市场已经高度内卷，无论是对“萤火虫航天”还是其他的商业航天公司，下有电子号运载火箭高度专车化的频繁发射，上有运载能力随随便便十几吨，边际成本只有15 0 0 万2 0 0 0 万美元的“猎鹰9”。在这两个型号上下夹击，以及未来火箭实验室公司推出的中子号运载火箭的竞争下，目前这些商业航天公司很难存活。若想存活，借助一个持久存在的外部力量以维持公司生存是必须的，“萤火虫航天”和老牌航天军工集团“诺格”合作安塔瑞斯3 3 0 型运载火箭，为“萤火虫航天”运载火箭业务未来的生存奠定了一定基础。然而，即使美国太空军“国家安全发射”阶段3 通道1旨在引入这些新兴商业航天公司的产品，但毕竟是两个公司分摊3 0 次发射，而且相比通道2 中4 0 次国家侦察局和太空军那些沉重的高密高价值载荷发射，这些只有数百千克到几吨载荷发射的利润要小得多。并且很难说第一梯队的航天企业会不会下场竞标通道1，因此“国家安全发射”阶段3 通道1只是为“萤火虫航天”提供了一个进入国家安全发射服务的机会，但是否能借助该合同得以生存对于“萤火虫航天”来说并不是一个定数。“萤火虫航天”需要和“诺格”公司一起进一步优化“中型运载火箭”，提高它在国家任务中的竞争能力。同时该火箭也需要尽可能地降低成本以对抗“相对论航天”“人族R”和火箭实验室的中子号复用运载火箭，以及压倒性存在的“猎鹰9”为此，“中型运