在巨大的资金支持下,蓝色起源公司的目标也和SpaceX一样——通过快速复用火箭技术,打造自己的航天帝国。

这意味着BE-4不仅战胜了SpaceX家,还战胜了超级火箭发动机巨头洛克达因,后者在火箭发动机领域简直是制霸级的存在,创造了一系列顶级发动机,支撑起了从土星五号到航天飞机几十年的时光。而俄罗斯长期给Atlas供应的RD-180发动机,也彻底要被抛弃了,这么多年来Atlas火箭被骂最多的就是一直依靠进口俄罗斯RD-180发动机。

现在,BE4发动机还没成型,就被ULA/NASA钦点作为Vulcan重型火箭“御用”,美国军方最新一代XS-1无人空天战机指定发动机供应商。

蓝色起源公司公布了新谢泼德飞行器第二次试飞的视频。这次试飞实现了从距地面100千米以上的太空垂直着陆回收火箭的壮举。视频来源:蓝色起源

  图为各种主要运载火箭的示意图,右数第二到第四个是新格伦火箭(来源:蓝色起源)

杰夫·贝佐斯坐拥亚马逊,还一心热爱航天,三款核心火箭都以美国着名宇航员谢帕德(首个进入太空美国人)、格伦(首个环绕地球美国人)、阿姆斯特朗命名。前段时间沸沸扬扬的离婚,他选择可以给前妻各种现金和亚马逊股票,但没有分给前妻一股蓝色起源股份,也是个说明他情怀的好例子了。

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新谢泼德试飞

说起蓝色起源公司,它的老板杰夫·贝索斯(Jeff
Bezos)是无法回避的主角。贝索斯试图从太空亚轨道旅游出发,最终实现廉价往返太空的目标。新谢泼德飞行器就是贝索斯实现梦想的工具,它将首先服务于亚轨道太空旅游。

蓝色起源公司重新集中起“三角快帆”DC-X的研究团队,试验飞行器的外形和设计也与DC-X相当相似。2006年蓝色起源公司开始“戈达德”(Goddard)原型飞行器的飞行试验,成功飞到了87米高度并垂直着陆。第二具试验飞行器被称为PM2,进行了两次试飞,其中2011年8月的第二次试飞中,飞行器飞到14000米高空,速度也达到了1.2马赫。虽然这次试验中飞行器由于攻角超限坠毁,但它的飞行包线不仅远远超过了DC-X的试验记录,也是今天SpaceX的两只“蚱蜢”(Grasshopper)试验飞行器从未达到的高度。

【云顶娱乐在线登录】月球登陆器!世界首富的航天梦再放大招。继承了“三角快帆”的基础,又有“戈达德”的试飞经验,虽然千呼万唤始出来犹抱琵琶半遮面,但新谢泼德的试飞要顺利得多。新谢泼德是一种单级复用运载器,使用了50吨级推力的BE-3液氧液氢发动机,这在商业航天公司中别具一格。一般来说,液氧液氢燃料较贵,而发动机和储箱要付出更多的研制生产成本,哪怕复用也不太适合斤斤计较的商业航天公司,但新谢泼德打破了这一传统。究其原因,新谢泼德除了用于亚轨道旅游,还是未来蓝色起源大型运载火箭第二级的试验器。

对比传统一次性火箭,新谢泼德推进段增加了环形和鳍形稳定翼,多个减速板和液压系统驱动的尾翼,尤其是尾翼可在约4马赫的高速下工作,保证下落过程中的稳定性。

2015年4月29日,新谢泼德进行了首次试飞,飞行器达到了93.5千米的高空,随后返回舱分离并成功着陆,但由于液压系统故障,推进段的垂直着陆失败。第一次飞行验证了新谢泼德总体设计的可行性,从实际飞行试验看,新谢泼德的设计并没有明显问题,成功已经指日可待。

2015年11月23日的第二次试飞中,新谢泼德成功飞到了100.5千米的高空,推进段分离后受控下降并精确降落在指定位置,完成了人类历史上第一次亚轨道垂直起降试验。相比之下,SpaceX的“蚱蜢”垂直起降试验飞行器飞行高度低到可以忽略,高调宣传的猎鹰九号第一级海上着陆试验则屡战屡败,在试验进度和外界观感上都落了下风。

云顶娱乐在线登录 2从太空返回的新谢泼德火箭运载器,稳稳地垂直降落在预定地点。图片来源:蓝色起源

  出品:科普中国

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人类登月总共有四种方案:

根据蓝色起源公司的消息,11月23日新谢泼德成功实现了人类历史上第一次越过卡门线(即距离地面100千米、标志着太空起点的分界线)的垂直起降。

  在这个重型火箭的黄金时代,很多公司都计划着地外探索,例如spaceX的目光一直订在火星上,而ULA联合发射联盟则也提到过将建立月球殖民地。蓝色起源的老板贝索斯却觉得,蓝色起源将更多地考虑如何通过零重力工业和太阳能造福人类,而不是探索外星球。

没啥别的原因,经过了NASA几十年从小到大的航天科普熏陶建立起的航天梦。光这些人带来的投入到航天的社会资金,轻松不亚于其他国家的航天投入,恐怕早就让NASA科普成本赚回来成千上万倍了。

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难分高下

伊隆·马斯克(Elon
Musk)和贝索斯是美国商业航天的两巨头,他们的对决当然会是人们津津乐道的话题。不过有趣的是,实际上,这种对决并不成立。马斯克的SpaceX占据先机,已经拿到了轨道补给合同,即将拿到载人运输合同,而贝索斯的蓝色起源公司到现在仍在亚轨道徘徊,轨道发射还有待时日。时下热门的垂直起降运载器研制上,两巨头也尚未正面冲突。

贝索斯的蓝色起源公司以新谢泼德先拔头筹,率先实现了进入太空的垂直起降,这是航天技术发展的一个里程碑,但我们看蓝色起源公司发布的数据,就会发现它的成色并不太足:新谢泼德固然突破了100千米高度的卡门线,但最高飞行速度仅有3.72马赫,甚至很难说是高超音速。

要说新谢泼德的亮点,主要在于它是第一个到达太空又垂直着陆返回地面的飞行器。“蚱蜢”等试验飞行器多次成功降落,但飞行高度和速度都太低。猎鹰九号的第一级分离速度约6到7马赫,却从未成功降落。

新谢泼德飞行器体积重量都比猎鹰九号第一级小得多,甚至小于“蚱蜢”试验飞行器。从某种意义上说,新谢泼德飞行器可以看作是加了更多燃料、飞得速度更快高度更高的“蚱蜢“。它的飞行过程要比猎鹰九号第一级高速再入加上定点着陆简单一些,但突破就是突破,新谢泼德飞行器已经载入史册

贝索斯创办的蓝色起源公司,研制了新谢泼德飞行器,着眼于亚轨道旅游业务,而马斯克创办的SpaceX,则致力于猎鹰九号火箭第一级的重复使用。马斯克希望通过复用降低猎鹰九号火箭的发射成本,并最终实现猎鹰九号火箭的重复使用,将发射成本降低到前所未有的水平。猎鹰九号火箭第一级的回收试验屡经坎坷,先是花费很大精力验证解决了高速下受控完整再入大气层的问题,随后卡在着陆上屡战屡败。

SpaceX的猎鹰九号火箭第一级,在2015年4月15日尝试在海上平台进行垂直着陆回收。这是猎鹰九号火箭最接近成功的一次海上平台着陆实验。视频来源:SpaceX

对此我们应该看到,猎鹰九号火箭首先要满足一次性运载火箭的需求,因此第一级存在长径比大、剩余推进剂少、控制手段少等问题,成功着陆的难度要更大一些。同样的,猎鹰九号火箭第一级能够突破着陆甚至回收复用的话,无论在技术上还是对航天工业的影响上,都是新谢泼德飞行器望尘莫及的

新谢泼德飞行器抢先完成了成功着陆,在进度已经毫无疑义地压过了猎鹰九号一头。这对高调的马斯克来说,不能不说是个遗憾。连他发的祝贺推文,都刻意强调了轨道和亚轨道飞行的区别,显得酸味十足。(编辑:Steed)

  蓝色起源的超重型火箭名字为“新格伦”,其体型介于重型猎鹰和SLS太空发射系统之间。而且,这种超重型火箭也将具有其复用回收能力。

航天梦是美国很多富豪的追求,贝佐斯(亚马逊老板,创建蓝色起源)、马斯克(特斯拉老板,创建SpaceX)、毕格罗(毕格罗集团老板,创建毕格罗宇航)、怀勒(电信大亨,创建OneWeb)、艾伦(微软创始人,创建Stratolaunch)等一大票人都是如此。

可以运送人类用月球巡视车,

垂直起降复用运载器,这个技术大坑曾经“坑杀”过无数航天前辈,连美国研制的“三角快帆”最终也半途而废。然而,这一技术时下已经成为热门,太空探索技术公司(SpaceX)的猎鹰九号火箭(Falcon
9),和蓝色起源公司(Blue Origin)的新谢泼德飞行器(New
Shepard),都是典型的垂直起降复用运载器。

  监制:光明网科普事业部

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  1. 地球轨道集合。

  7台BE-4发动机将排列在新格伦一级火箭的底部,采用了单轴富氧分级燃烧技术(single-shaft
oxygen-rich staged
combustion)每个发动机将提供2400千牛推力。BE-4将使用液化天然气和液氧作为反应燃料,这最大的好处是积碳较少。

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推进能力毫无疑问很强,这意味着很强的机动性。同时它本身也是个运载器,可以在登月过程中释放各种载荷/卫星,在月球表面最多可运送4.5吨有效载荷,这是个惊人的数据。超过洛克希德马丁的1.1吨左右。

  此外,新格伦火箭的另一个优势在于其只有七台发动机,可靠性相较于重型猎鹰火箭的27台发动机要高得多。而需要清理的发动机数量也就少得多。蓝色起源公司也为之提出了快速复用理念——发射回收后快速清理检查然后重新加注,曾有报道称蓝色起源公司计划在回收船上将完成火箭的发射——回收——检查——加注——再发射的一条龙。

结果BE-4在不到半年时间内,就搞定了全部更新,这也意味着这款发动机基本成熟,再经过一系列测试,不会耽误新格伦和火神在2021年预计的试射。这两款火箭如果成功后,美国航天的格局又将大大改变。

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  不过,液化天然气的密度远远小于煤油,这迫使蓝源不得不在新格伦火箭上采取超大型的储箱,大大增大了一级火箭的体积,事实上是不利于火箭的回收的。就目前为止,世界上尚未如此吨位火箭的整体回收记录——重型猎鹰火箭虽然比新格伦更大,但是其一级火箭是分开为三部分分别回收的。

(BE-4发动机,图源:蓝色起源)

贝佐斯是厚积薄发那种人,蓝色起源到底多大潜力发展成什么样,没人知道。估计就和上世纪末互联网泡沫爆发时不为人知的亚马逊一样,谁都没想到竟然混到今天这份天地。反正前段时间贝佐斯闹离婚,蓝色起源的股份可是悉数自己留下,不能给老婆。要多少钱可以商量,这个不行。

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(BE-4火箭发动机测试,图源:蓝色起源)

太空让人类更加渺小

  图为新格伦火箭着陆在平台船上的示意图(来源:蓝色起源)

(火神火箭,图源:NASA/ULA)

这种方式采用直来直往的技术路线,一枚超重火箭将飞船直接送出地球后,飞船能直接整体降落月球表面并返回,完全没有太空中交会对接过程。它的质量会很大,人类远没有能力做出足够强的火箭。

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蓝色起源的BE-4(Blue
Engine)液氧甲烷发动机今天终于实现大突破!实现了100%推力测试,这意味着它在海平面的推力达到了240吨级。

对了,TRW的顶级火箭专家汤姆·穆勒,就是SpaceX负责火箭和发动机技术的大boss/CTO,他是站在马斯克背后的男人。没有他,马斯克就只是吹ppt而已。

图为蓝色起源和亚马逊共同的老板——贝佐斯(来源:百度图片)

(新格伦火箭,图源:蓝色起源)

b.降落月球后,本身就是个超级实验平台,能与地球通信、做各种月球表面实验等。

  积碳指的是火箭发动机启动时,未燃烧完全的碳元素的堆积。液化天然气相对来说更为清洁,尤其是相对于SpaceX的梅林(Merlin
又名灰背隼)发动机的液氧煤油燃料来说。这将大大降低后期火箭的复用清理流程,据悉,一个BE-4发动机将可以复用100次。

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由于有钱,从来不考虑先盈利,而是稳扎稳打走技术,BE1到BE4发动机都很厉害。

图为两种新格伦火箭的构型和单独着陆状态的新格伦火箭(来源:蓝色起源)

当然,发生这一切变化也跟蓝色起源庞大的资金和技术人才储备有关。它的老板是世界首富杰夫·贝佐斯,千亿美元身家,每年都会往蓝色起源自掏腰包注入超过10亿美元巨资,蓝色起源因而也实现了BE-1、BE-2、BE-3、BE-4这一系列发动机的稳步过渡和成长,技术功底非常扎实,新谢帕德火箭也早在猎鹰火箭之前就实现了可回收。BE-4火箭发动机在几个月内实现这么大的迭代,也是个很好的证明。

这种方式分两次任务进行,第一次任务发射将携带大量燃料的无人探测器送上月球表面,第二次任务将载人飞船送到附近,然后将火箭燃料从无人探测器转移到载人飞船后返回。它的优点在于可以降低对飞船质量的要求,也就是运载火箭发射能力的要求。但两次着陆月球且位置极其靠近,难度极大,极度危险。

  无论怎么样,蓝色起源也将为世界贡献自己的运载火箭,或许,他们将会是人类太空时代的新答案。

ULA是洛马和波音共建的超级集团,当家的Atlas和Delta两大火箭系列支撑起了美国航天近20年的核心任务,地位远不是其他公司能比的。ULA计划在2021年推出新一代火神/Vulcan火箭,全面取代Atlas系列,Delta系列也将在今年后缩减为仅留下4-heavy这一超级型号,而Vulcan的火箭发动机就将选择BE-4。

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  而有这么一家公司,处处要和SpaceX相比,各位看官先别笑,这家公司还是有一定的资本的,这家公司就是蓝色起源公司。

(发动机测试现场照片,图源:贝佐斯)

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  图为BE-4火箭发动机(来源:蓝色起源)

现在世界范围内只有两款可用的液氧甲烷发动机,SpaceX的猛禽raptor和蓝色起源的BE-4。从指标来看,前者推力能达到200吨级,已经开始在星舰(Starship/hopper)上测试,未来有可能升级为300吨级。而BE-4已经稳扎稳打实现了240吨,可以说世界第一了。

飞船方面,晒一下我的阿波罗模型简单讲解下,一个全套登月飞船是下面这个样子。

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作为新一代液氧甲烷燃料富氧分级燃烧循环火箭发动机,且可变推力、可实现100次以上复用,BE-4不仅将用在蓝色起源自己家的新格伦(New
Glenn)火箭上,还被美国航天“国家队”联合发射同盟ULA看上。

我一直很看好贝佐斯,有钱,真的是爆有钱,资产上千亿美元的世界首富,富可敌国。

  作者:矛隼工作室

BE-4这款发动机其实早在2017年就成型并进行了50%推力测试,后续又到了70%推力,有过1800秒以上稳定工作记录,但是后来发现始终无法突破73%这一大关。今年年初,蓝色起源宣布将会整个重新设计燃气发生和涡轮泵系统,这可相当于给一辆车重新设计油泵变速器离合器啥的核心部件,难度可想而知。

  1. 直接降落月球。

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完全分开来是这样的,左一服务舱美国打算跟欧洲ATV飞船合作,左二有猎户座飞船。但右边的两个,登陆月球表面的上升级和下降级部分,美国目前没有能力,NASA并没有研究,或者是还没开始。

  新格伦火箭也是进行海上着陆,这样可以更加节省火箭的运力。而其海上着落船与SpaceX相比可以说是豪气无穷——其将用一个数万吨的轮船直接改装成着陆平台,而SpaceX的着陆船只有几百吨。

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亚马逊老板贝佐斯是现今世界首富,用富可敌国形容毫不为过。他的航天梦同样惊人,蓝色起源起点高、技术过硬、一直在憋各种大招,最近发布了月球登陆器蓝色月亮!SpaceX拉10亿美元投资都很艰难,而贝佐斯每年都往蓝色起源投入10亿美元以上。小时候有航天梦想的人,长大有钱了第一时间去搞航天,不可思议。

  使用BE-4的新格伦和火神两型火箭的主要服务对象除了传统的美国空军、美国国家侦察局、美国航空航天局之外,还将更多地服务于民间公司。值得一提的是,蓝色起源公司将使用新格伦火箭与oneweb公司进行合作,发射数百枚网络卫星为世界提供无线网络。而这一计划与spaceX和Starlink的计划非常相似,也确实可以看出这是一个处处与spaceX对比看齐的公司。

它实际上是两个部分,左边是推进/服务舱和指令舱,右边是登月模块。

  新格伦火箭的设计与重型猎鹰不同,其有多个可旋转的空气动力侧翼,这些侧翼将可以起到减速和控制飞行方向的作用。其作用更类似于猎鹰九号的格栅舵和反冲火箭的联合效果。随后的新格伦火箭将在接近回收船的时候打开火箭引擎进行减速。全程中只有这一次减速火箭启动,而与之对比的猎鹰火箭在减速时要三次启动反冲火箭。

c.它本身功能极为强大,扩展空间充满想象力。

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a.使用液氧液氢燃料,这是个重大技术突破。液氧液氢是人类现在使用的比冲/效率最高燃料,但它的缺点在于液氧液氢温差过大、极容易泄漏存储时间短、液氢占体积过大,极难使用。因而各种长期的深空探测任务都会选择四氧化二氮/联胺这类燃料。

  一说到商业航天,大多数人脑子里的第一印象就是SpaceX太空技术探索公司,这家由埃隆马斯克创建的航天公司长期占据航天媒体的头版,而其他公司却在我国媒体发报道中难寻踪迹。

  1. 月球轨道集合。

  蓝色起源公司是一家美国公司,和spaceX一样,其也有一个传奇般的老板,不过这个老板不是和埃隆马斯克一样的技术天才,而是一个超级互联网富豪——杰夫·贝佐斯,在2018年3月发布的福布斯富豪榜中,贝佐斯以1120亿美元的资产成为了世界首富。

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  新格伦火箭的初步预计近地轨道运载能力约为45吨,略低于SpaceX的重型猎鹰。支撑起巨大推力的是其BE-4发动机,这种发动机除了将装备新格伦火箭之外,还将装备ULA联合发射联盟的火神级火箭。2009年NASA商业载人发展技术第一阶段开启之后,两家公司开始了一系列的合作,BE-4就是合作产物之一。

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大家都认为使用液氧液氢的难度极大,但蓝色起源说没问题,计划推出BE-7发动机,专门干这个事情,2024年去月球,和NASA官方宣布登月的时间一致。

如果能实现,人类航天工程史上的奇迹之一。

蓝色起源不要其他股份投资,就烧他自己的钱。马斯克能拉到10亿美元投资都是奇迹,而贝佐斯自己每年都往蓝色起源投10亿美元以上,都是他从亚马逊赚的钱。

通过数次小型火箭发射,将一系列飞船模块送到地球轨道附近组装成整体飞船,后续飞船可以直抵月球并降落,完成任务后再整体起飞返回地球。这种方案对单次运载火箭发射能力的要求最低,甚至无需使用土星五号级别的重型火箭。但总体上多次任务和彼此交互对接带来的风险并不低,难度也不小。

  1. 月球表面集合。

火箭方面,并不是问题。美国航天发射能力将在10年内达到历史巅峰,单独有登月能力、比肩曾经土星五号的,就有NASA的SLS、SpaceX的BFR、蓝色起源的新阿姆斯特朗/new
Armstrong。低一档次的还有蓝色起源的新格伦、SpaceX的猎鹰重型、ULA的火神Vulcan和现役的德尔塔4重型等。

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飞船将被整体送到月球轨道,期间登月模块和轨道舱将分离,登月模块着陆月球后其载人部分将返回月球轨道与轨道舱再次对接,进而返回地球。这是人类实践过的,阿波罗登月完成了6次着陆任务的壮举,还有阿波罗13的极限救援,阿波罗10的完整测试。

它的厉害之处在于:

另一方面,他真心超级热爱航天,所有的火箭都致敬NASA着名宇航员。也说明NASA的科普真是好啊,小时候有航天梦想的人,长大了有钱了第一时间去搞航天。

下一步只需一个上升级,就能实现载人登月任务。但上升级难度要比下降级难度低很多,这显然不是个问题,它的升级版可以实现这个功能。

这次贝佐斯展示的蓝色月球,就是右一这个部分,登月模块下降级,可谓是个大招。所以才会让所有人非常意外,简直大跌眼镜。

例如阿波罗登月下降级就是TRW公司设计的这种发动机。

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新谢帕德火箭,早在SpaceX猎鹰火箭之前就实现了一级回收。燃料可是液氧液氢,最难的那种。

可以运送多个巡视器抵达月球表面,通过吊车系统放下,

商业航天百花齐放的时代,商业资本和大佬们用兴趣搞航天,真挺好的。

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