藍色起源“新格倫”火箭終獲首飛

重型“新格倫”火箭成功升空,在其備受期待的首次飛行中進入軌道,但未能將其助推器降落在海上駁船上

A Blue Origin New Glenn rocket is seen on the launch pad on Dec. 19, 2024, at Launch Complex-36 during a wet dress rehearsal test ahead of the rocket's maiden flight from Cape Canaveral Space Force Station in Cape Canaveral, Florida

2024年12月19日,藍色起源“新格倫”火箭在發射複合體36號發射臺上進行溼彩排測試,為火箭從佛羅里達州卡納維拉爾角太空軍基地進行首次飛行做準備。

ZUMA Press, Inc./Alamy Stock Photo

凌晨2:00(美國東部時間)過後幾分鐘,一架龐大的、320英尺高的火箭在卡納維拉爾角太空軍基地解開束縛,在藍白色的火焰柱的推動下升入天空,短暫地將佛羅里達州太空海岸東岸的黑夜變成了白天。大約8分鐘後,火箭的大型一級助推器未能準確降落在在在在大西洋中的駁船上——雖然不是預期的結果,但對於首次嘗試垂直降落助推器來說,這並不罕見。

這次凌晨發射,代號為NG-1的任務,標誌著藍色起源公司“新格倫”火箭的首次飛行——也是這家由億萬富翁傑夫·貝索斯創立的公司首次進行軌道發射。隨著首次飛行的成功,“新格倫”將成為航空航天工業軍械庫中最新的可重複使用重型火箭,這種工具將提高發射能力,撼動發射市場,並可能以其強大的動力和寬敞的整流罩(在發射過程中保護航天器有效載荷的鼻錐罩)催化重大科學發現。

美國國家航空航天局(NASA)前副局長洛裡·加弗說:“這款火箭,以可重複使用為目標,並擁有超大的整流罩,是一個獨特的新增產品,我認為人們對此抱有真誠的希望。”


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在加弗擔任該航天機構的職務期間,她推動該機構投資於包括埃隆·馬斯克的SpaceX在內的商業發射服務公司,SpaceX 現在已將我們的大部分航天貨物運送到近地軌道及更遠的地方。但競爭是健康的。它在推動創新的同時降低了價格。火箭也不例外。現在,隨著圍繞馬斯克在即將上任的特朗普政府中的角色(和目標)的疑問不斷湧現,“新格倫”進入發射市場受到了更多的審視。“鑑於 SpaceX 和[馬斯克]的聲名鵲起,人們對競爭對手的出現非常感興趣。我認為由於這個原因,人們會對這款火箭給予更高的關注,”加弗說。“人們非常猶豫是否要將所有雞蛋都放在一個籃子裡。”

“可重複使用是發射的未來”

如今,SpaceX 可以說是 NASA 和美國軍方的主要發射服務提供商;其“獵鷹9號”火箭艦隊也在忙於將該公司自己的“星鏈”通訊衛星送入軌道。但 NASA 已經指望以已故宇航員約翰·格倫的名字命名的“新格倫”將兩艘航天器送入環繞火星的軌道。藍色起源也有其他客戶排隊等候,包括AST SpaceMobileTelesat 和亞馬遜,後者最終將發射一個軌道巨型星座(如“星鏈”)的 3,200 多顆通訊衛星,稱為 “柯伊伯計劃”

太空政策集團的邁克·弗倫奇說:“這是一件大事,因為我們發現自己身處這樣一個領域:對發射的需求並沒有減少——實際上是大幅增加。”

藍色起源公司成立於四分之一世紀前,設想的未來是“數百萬人為地球的福祉而在太空生活和工作”。它的吉祥物是一隻烏龜——致敬寓言中緩慢而穩健的競爭對手,它最終戰勝了速度更快的兔子,這在今天顯然是 SpaceX 的隱喻。現在,比原計劃發射晚了四年多,“新格倫”終於首飛了(儘管對於那些關注的人來說,藍色起源在 2015 年成為第一家成功發射和降落火箭的公司,其使用的是“新謝潑德”號太空飛行器)。

這次首飛旨在測試豐富的硬體:火箭的貨物運載上面級,這次裝載了一個名為“藍色環形探路者”的 45,000 磅有效載荷演示器,以及可重複使用的一級助推器,名為“你說還有機會”。在六個小時的飛行中,藍色起源的人員將透過地面控制中心和近地軌道之間穩定傳輸的資訊流,徹底測試“探路者”的飛行、通訊和作業系統。發射後,由七臺 BE-4 發動機提供約 380 萬磅推力的 230 英尺高的一級助推器,試圖降落在 Jacklyn 號駁船上,這艘駁船以貝索斯的母親的名字命名。在今天早上嘗試的所有事情中,成功著陸可能是最棘手的。

藍色起源公司太空系統副總裁阿里安·康奈爾在發射網路直播中說:“我們知道,第一次就讓助推器著陸是雄心勃勃的,但你知道嗎?我們正在為此努力。”“你甚至可能會說,我們在首次飛行中嘗試這樣做有點瘋狂,但我們為完成整個任務剖面而獲得的資料非常有價值。”

成功著陸也是實現類似於 SpaceX 已在其火箭上實現的可重複使用的最關鍵步驟——藍色起源已將這些助推器設計為至少飛行 25 次。

美國航空航天學會執行長兼藍色起源公司前高管克萊·莫瑞說:“可重複使用是發射的未來;這就是降低成本的方式。”

他說:“你不會駕駛一架飛機,用一次就扔掉。我認為[新格倫]將成為整個航天工業的一件非常重要的事件。它為重型市場帶來了很多能力。”

更大的火箭,更大的科學

莫瑞說,當談到大型火箭時,我們往往會過多地關注運載能力,但動力並不是“新格倫”的唯一與眾不同之處。“我認為這款飛行器更非凡的地方在於它帶來的體積,”他說,指的是封裝貨物的有效載荷整流罩。

“新格倫”的整流罩直徑為 7 米(23 英尺),是市場上最寬敞的。它提供的體積是標準 5 米(16.4 英尺)級火箭(如“獵鷹重型”火箭、聯合發射聯盟的“火神”火箭和現已退役的“阿麗亞娜5”號火箭,後者於 2021 年 12 月 25 日發射了 NASA 的詹姆斯·韋伯太空望遠鏡(JWST))的兩倍。

莫瑞回憶起參觀該公司生產設施的情景時說:“我記得走在[“新格倫”有效載荷整流罩]下面,那真是一個巨大的空間,工程師們站在那裡,好像在說,‘我的天哪,這東西太大了。’”“我認為這將對衛星運營商和客戶部署他們以前做夢都想不到的東西的能力產生影響。”例如,太空望遠鏡。

當 JWST 發射時,它像摺紙一樣摺疊到“阿麗亞娜5”號中,儘可能緊密地包裝在一個精密的望遠鏡中,其遮陽板完全展開時跨度為 21 米(68.9 英尺)。在許多天的時間裡,後方團隊引導該儀器完成了一個關鍵而複雜的展開序列,其中涉及 344 個單點故障。使用像“新格倫”和 SpaceX 的“星艦”(目前正在開發中)這樣更大的火箭,可能意味著未來的巨型太空望遠鏡不需要達到如此令人擔憂的節省空間的極限。相反,寬敞的有效載荷整流罩可能會激發“對太空儀器而言,對可能性的不同層次的思考”,前 NASA 幕僚長弗倫奇說。“在我們在太空科學中獲得如此多成果的程度上,它始終會在某種程度上受到發射的限制:‘我們可以裝下什麼?箱子有多大?’”弗倫奇說。“在技術方面有如此多的獨創性,真正只是突破,使我們能夠在科學方面取得這些突破。與生活在那個交叉點的人們會面和交談總是令人印象深刻。”

NASA 拒絕了《大眾科學》多次採訪該機構一些最具遠見的專家的請求,以瞭解更大的火箭可能如何影響未來的科學任務。但該機構的簡報參考了“新格倫”(和“星艦”),用於天體物理學旗艦專案“宜居世界天文臺”的設計,這是一個旨在尋找數十顆類太陽恆星周圍溫度適宜的地球大小的系外行星上外星生命跡象的太空望遠鏡。同樣,NASA 的“逃逸和等離子體加速與動力學探測器”(ESCAPADE),一對將環繞火星執行的航天器,原計劃在“新格倫”的首次發射中飛行,如果它像計劃的那樣在 2024 年 10 月發生的話。

弗倫奇說:“從科學的角度來看,更多的發射是一件非常好的事情。”“更多的發射可能意味著更具競爭力的價格、更多的時間選擇以及更多關於這些發射可以做什麼的選擇。”

填充天空

當然,科學任務並不是任何尺寸火箭的唯一乘客。軍事有效載荷、國家安全資產以及用於地球觀測或全球通訊的商業衛星對進入軌道的飛行需求遠遠大於空間科學家及其有限的預算目前的需求。

加弗說:“進入太空現在對社會至關重要。”

事實上,像“新格倫”這樣的火箭的客戶群幾乎肯定會由建造衛星巨型星座的公司主導——例如“星鏈”、“柯伊伯計劃”、英國的 OneWeb 和加拿大的 Telesat。這是有一個簡單的原因:建造這些星座需要發射大量衛星,而且更多的衛星可以裝入這種火箭更大的貨艙空間。這意味著更少的發射次數和更少的發射費用。

莫瑞說:“當您部署一個從數百到數千顆衛星的星座時,這在進入太空方面,在能夠有效地將這些衛星送入太空的正確位置方面,是一個巨大的成本驅動因素。”

此外,這些衛星並非設計為具有較長的壽命。因此,正如弗倫奇指出的那樣,維護這些星座意味著不斷更新軌道上的硬體,這需要很高的發射頻率。“如果你把市場看作一個金字塔,那麼底部是這些大型商業星座,它們正在建立需求,”他說。軌道上可以安全存在多少這樣的星座仍然是一個懸而未決的問題。但如此廣泛的需求將為不太常見和巧妙的應用創造空間——未來尚未設想的專案。

納迪亞·德雷克 是一位自由科學記者,專門報道空間科學和太空探索。她曾是《國家地理》的特約撰稿人,並曾擔任《量子》雜誌的臨時物理學編輯。她的作品曾發表在《紐約時報》《大西洋月刊》《大眾科學》等刊物上,她在《大眾科學》上報道了 NASA 的“阿耳忒彌斯1號”任務。

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