SpaceX有几个发射工位?——美国波澜壮阔的发射场发展史的剪影
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科技互联网
2023-10-26 21:03
北京
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2023年10月13日14:19(UTC时间),猎鹰重型火箭在卡纳维拉尔角的LC-39A发射台发射灵神星小行星探测器,正在飞向这颗完全由内核构成的天体,以总结天体演化规律,进而触类旁通地揭示地球内核的秘密。10月13日23:00(UTC时间),即9小时后,5km之外的SLC-40发射台,猎鹰9号火箭载着22颗星链卫星再次发射升空。
同一天、同一公司、同一发射场的两次发射,勾起了笔者的好奇,SpaceX有几个发射工位?工位的使用模式是什么?调研了一下,它的背后其实是美国波澜壮阔的发射场发展史以及产权和管制变化史。引子——从德国佩内明德到NASA约翰逊航天中心白沙导弹靶场
世界上第一个航天发射场在德国,是柏林附近一个被人遗弃的军需供应站,这个供应站部分是沼泽地,但它的围墙和护土墙非常坚固,足以抵挡火箭爆炸的威力。供应站的建筑物属陆军管辖,发射场年租金10马克,1930年这个供应站称为火箭发射场,冯·布劳恩最初就在这个发射场工作。
随着火箭研制发展,场地已不够大,冯·布劳恩亲自出马去寻找一个合适的地点, 这个地点应是无障碍的点火场地并能保证绝密,波罗的海海岸是最好的选择。一次聊天时他的母亲说道:“沃纳,说到荒凉的地方,你父亲曾到佩内明德北部的乌瑟多姆岛去打野鸭……”这偏僻的乌瑟多姆岛屿在波兰的什切青海的北海岸附近,它就是后来的佩内明德火箭中心。美国最早的航天发射场是位于新墨西哥州的白沙导弹靶场,成立于1945年,是美国第一次进行原子弹实爆的地点。德国投降后,美国陆军使用此试验场测试V-2火箭。这个发射场现属于NASA的约翰逊航天中心。据白沙导弹靶场博物馆称,该靶场自创建以来已经接收了约42000枚火箭和导弹的试射任务。而约翰逊航天中心下辖的休斯顿任务控制中心,也就是那个阿波罗13中,“休斯顿,我们遇到麻烦了”的那个休斯顿。1947年,一枚V-2导弹从美国白沙导弹靶场起飞,因失控坠落在墨西哥的华雷斯城附近。这次发射失败促使美国当局尽快解决建造新靶场问题。为避开人口密集区,采用了德国建造佩内明德试验场的做法,把航区设在海上,最后决定建在东海岸佛罗里达州的卡纳维拉尔角地区。1949年5月总统签署建场法令后开始动工,1950 年7月启用,发射一枚以V-2为第一级、“女兵下士”为第二级的Bumper 8火箭。随着导弹射程的增大,1957年10月,靶场航区已延伸到8000km-9600km,满足洲际导弹全程试验和发射航天器的要求,1958年开始参与航天发射活动。图 卡纳维拉尔角容许发射方位角35°-120°之间卡纳维拉尔角是个地名,美国军方称其为卡纳维拉尔角空军基地,又称东部试验靶场。建场时命名为“联合远程导弹试验场”,由陆海空三军共同使用,1950年划归空军改称“远程导弹试验场”。1952年到1958年,启用了一个非正式的“佛罗里达导弹试验场”的名字,1964年5月改为“大西洋导弹靶场”。靶场的主管机关也多次更改,最近一次改组是1991年11月,由空军第45航天联队取代1979年10月1日组建的东部航天与导弹中心管理该靶场。其下40号工位——SLC-40(Space
Launch Complex 40)——建于1960年初期,用于实施大力神3C运载火箭发射,1965年6月开始发射,1982年完成最后一发大力神3C发射。1990年马丁公司授权对40号发射场进行改造,用于实施大力神4运载火箭发射。拆除了81米高的勤务塔和51.8米高的脐带塔,建立了新的勤务塔和脐带塔,加上其它附属设施一共花费了4.25亿美元。2005年10月大力神4火箭退役。2007年10月SpaceX公司开始进行40号工位的改造工作,由于猎鹰9火箭采用三平模式,原脐带塔于2008年初完全拆除,活动勤务塔于2008年4月拆除。图 拆除前的活动勤务塔
在空军基地,SpaceX还有一个一般不特别提起的工位,因为它是回收工位。2015年2月,SpaceX签署了卡纳维拉尔角13号工位的五年租约,将作为从佛罗里达州发射的猎鹰9号和猎鹰重型助推器核心的着陆台。该发射场在1956年至1978年间用于发射宇宙神火箭和导弹。11~14号工位是一口气修建的,主要用于发射宇宙神导弹,13号工位于1958年8月了第一次发射,至1962年完成最后一次宇宙神导弹发射后,改为宇宙神/阿金纳火箭发射场,1966年移交NASA,工位1978退役后,大部分发射台硬件,包括服务塔及其支持硬件,仍然完好无损,但后来慢慢锈蚀腐烂成为危建,这些设施最终被炸掉。碉堡和发射台区域的所有残余物都被摧毁,以便建造1号和2号着陆区,目前用于猎鹰9号和猎鹰重型火箭第一级助推器的着陆。对于猎鹰重型火箭,两个圆形的混凝土平着陆平台都用于火箭一级和助推器的着陆。2014年,SpaceX与NASA签署了一项为期20年的租赁协议,允许该公司使用LC-39A。LC-39A既在卡角,又不在卡角。确切地说,它在卡角北边的梅里特岛上,东西隔了一条“香蕉河(Banana River)”,而南北基本是连接在一起的,这是地理上的差别。另外,一般我们说卡角,其实是指卡纳维拉尔角空军基地,但LC-39A属于NASA肯尼迪航天中心,不属于空军。即肯尼迪航天中心在梅里特岛,属于NASA,卡纳维拉尔角军事基地在卡纳维拉尔角,属于空军,虽然两者基本连在一起,见下图所示,白色区域属于肯尼迪航天中心,绿色部分属于空军。肯尼迪航天中心的管理权和使用权属于NASA,但建设之初NASA与空军一直存在分歧。空军希望保住这块地方。NASA也考虑了以下可能的发射场:梅里特岛、卡纳维拉尔角近海的人造设施、巴哈马玛雅瓜纳岛、坎伯兰岛、德克萨斯州布朗斯维尔附近的大陆营地白沙导弹靶场、南太平洋圣诞岛、夏威夷岛南角。白沙导弹靶场因为在内陆直接被排除,玛雅瓜纳、圣诞岛和夏威夷建设成果过高被排除,德克萨斯州的布朗斯维尔因为航区不好被排除,坎伯兰岛因影响内陆水道且缺乏基础设施而被拒绝,而在卡纳维拉尔角附近建造一个人造发射场的成本仅比在梅里特岛建造一个发射场高出10%,但维护成本预计是天文数字,因此梅里特岛成为唯一合乎逻辑的选择。空军将梅里特岛视为梅里特岛视为自己的地盘,而NASA则希望自己管辖,空军试图掌握所有权,只给NASA使用权。直至1963年,NASA局长和国防部长罗伯特麦克纳马拉签署了一项协议,强调NASA载人登月工作的国家高度优先事项,NASA获取了所有权。NASA也同意多征40平方英里土地,为未来的空军扩张提供足够的土地,空军决定在卡纳维拉尔角以北的香蕉河疏浚的土地上为其大力神3火箭建造一个工位,只需要南梅里特岛的一小部分(笔者没仔细调研,初步判断这片土地这就是现在的41号工位区)。1963年NASA和空军签订协议规定:梅里特岛和39号工位属于NASA,与卡角空军基地严格区分;NASA可作为用户方,支付一定费用使用空军基地设施。笔者推测,这里的设施应该包括卡角的LC-34和LC-37工位,它们用于发射土星1号火箭。为什么NASA立项的火箭在空军工位上发射呢,大概率是因为土星1号立项时NASA还没有成立,LC-34工位建设时NASA也没有成立,那时候冯·布劳恩还在陆军弹道导弹局,火箭立项时归口还是军方。但土星1号火箭最终转为民用,成为冯·布劳恩团队严格意义上的第一枚民用火箭,LC-34也变成空军基地第一座用于NASA任务的发射工位,也是全世界第一座完全用于空间和平探测的发射工位。一些专家认为如果发生爆炸,34号工位将在一年内无法使用,因此1960年建设了34号备份工位——37号工位,两者在总体布局上没有多大差异,37号工位于1962年开始建设,1971年34和37号工位一起退役。肯尼迪航天中心最早被称为“发射操作中心”,1963年肯尼迪总统遇刺后,总统遗孀杰奎琳·肯尼迪向继任总统林登·约翰逊建议将卡纳维拉尔角的所有军事设施更名以示纪念,因此中心更名。然而林登·约翰逊不仅将所有的军事设施,而且还把全部地区更了名,因此作为地理名称的卡纳维拉尔角都变成了肯尼迪角。这次更名得到了美国国家地理名称委员会的批准,但是在佛罗里达州却遇到了阻力,特别是在卡纳维拉尔城。1973年,佛罗里达州通过了一项法律决定恢复有着400年历史的名字,美国国家地理名称委员会也同意了。杰奎琳·肯尼迪在声明中称,如果她事先知道这个名字有着400多年的历史,就肯定不会提议更名了。因此到了1973年,肯尼迪角空军基地又改名为卡纳维拉尔角空军基地,但梅里特岛的航天中心仍然被称为肯尼迪航天中心。想想也对,既然双方曾经因为归属权有过分歧,那现在不可能叫卡纳维拉尔角航天中心,改为梅里特岛航天中心有些历史不厚重,因此保留肯尼迪航天中心的名字就非常正当。在梅里特岛NASA只开发了10%的土地,为了发展空间中心及其非运营目的,1963年NASA就土地使用协议进行了谈判,肯尼迪航天中心的土地和水域主要用于太空计划,其它作为野生动物保护区或公园。国家野生动物管理局被授权管理开发这些土地,成为了梅里特岛国家野生动物保护区。NASA原计划在中心建5个发射工位,每个工位相距2.7km,从北到南分别为A-E。由于北端的原39A工位没有建成,1963年将南端的39C改为39A。DE工位属于未来规划。阿波罗计划后,LC-39A和39B工位改造后,用于航天飞机发射,然后又改造为战神火箭发射。SpaceX租用了LC-39A工位,但这次由于发射土星V和航天飞机的壮举,以及作为参观游览一部分,NASA没有允许SpaceX拆除勤务塔,因此在LC-39A发射的猎鹰火箭画面中都有塔架,只是这个塔架大部分时间没有被使用。为什么说大部分时间呢?因为在龙飞船发射时,宇航员还是要通过塔架长廊,进入火箭顶部。每次看到这个科幻风既视感的宇航员通道,你能想到其下混搭的是锈迹斑斑的工业风塔架吗?
猎鹰1号研制时,2004年初,美国空军同意让SpaceX使用范登堡基地的SLC-3西工位。SLC-3有间隔525m的东西两个工位。1994年美国实施EELV计划,洛马公司选择了东工位作为发射工位用于宇宙神5发射,并于2005年完成该工位改造,同时在2005年春天,离此不远的SLC-4工位上竖起了一枚大力神4火箭,搭载着美国国家侦察局一颗价值10亿美元的卫星,等待着发射。因为上述种种原因,空军不肯在猎鹰1号的发射申请上签字,并表示他们支持SpaceX发射“猎鹰1号”,但必须先等国家侦察局的天价卫星安全进入轨道才行。此外,SpaceX也接到了马来西亚一个卫星发射订单,卫星重量200kg,轨道要求675x695km,轨道倾角9°,范登堡的航区无法东向发射,其次此卫星对早期的猎鹰1号火箭太重了,别说在北纬34.38°范登堡,就算在北纬28.5°的卡角也打不动,当时的销售副总裁格温·肖特威尔非常想签下这个600万美元的协议,这样就必须在靠近赤道的地方找到一个发射场。这段故事在《冲向火星》这本书里有详细描述。于是他们找到了范登堡基地西南7000多km处,北纬8.7°的夸贾林导弹基地,也即现在的里根试验场,全称为“罗纳德·里根弹道导弹防御试验场”,产权属于美国陆军。地理上夸贾林群岛不属于美国,属于马绍尔群岛共和国,其中夸贾林岛、罗伊岛和那慕尔岛是第二次世界大战期间被美军占领的第一批岛屿,环礁用作港口和航空站,部分地方划归美国军事测试基地。群岛由97个小礁屿组成,其中第11个是夸贾林环礁。轨道科学公司飞马座火箭的48次发射中,有4次在夸贾林环礁坐飞机升空发射的。夸贾林环礁又由100多个小岛组成,SpaceX选择了其中的Omelek岛建设发射工位,见下图,右侧中间部分为Omelek岛。猎鹰1号工位见上图所示,虽然简陋,但由于离大陆太远,建起来非常艰辛。网页 https://www.spaceflightnow.com/falcon/050629kwaj/ 记载:“我认为上一次使用(Omelek)是在大约30年前,”马斯克说。“我认为它只是用于一些相当小的火箭......那里有一些小发射台,但它们对我们来说太小了。“有一些厕所,条件非常糟糕,现在可以使用,”马斯克开玩笑说。从另一个岛屿购买的移动拖车将作为该网站的办公室。“它有一个码头,一个装卸码头,直升机停机坪,这是一个漂亮的小岛,”马斯克说。“那里非常好——一个热带天堂。该公司只有一名全职员工——夸贾林的前陆军后勤负责人。但这种情况将在周二发生变化,届时十几名SpaceX工作人员将被派去开始建造发射台基础设施。一艘载有大量发射支持设备的驳船本周抵达奥梅莱克。“车辆机库正在路上。这与我们在范登堡的类似。这将被设置起来,它将在那里容纳(猎鹰)车辆。发射支架,推进剂供应罐,加压罐,现在有大量的东西正在前往夸贾林的路上。来自加利福尼亚州长滩的货件每 30 天发货一次。1月下旬的下一个机会将是猎鹰1号火箭启航前往奥梅莱克进行为期一个月的跋涉。“我们猎鹰1号的第一架飞行装置正在运往夸贾林,那是范登堡会消失的那个,“马斯克说。多年后,马斯克承认搬到夸贾林岛是一个错误的决定,他应该等到范登堡空闲的时候。但等待需要耐心,这正是他缺乏的。“我没意识到这里的物流运输工作和空气中的盐雾会给SpaceX添多少麻烦”。他说,“简直就是给自己找罪受。你要是想降低发射成功的概率,那就一定要到鸟不拉屎的热带岛屿上搞火箭。”现在这一页已经翻篇,他意识到夸贾林岛的经历是一次难忘的历险。马斯克说:我没意识到这里的物流运输工作和空气中的盐雾会给SpaceX添多少麻烦时,其中盐雾指的应该是猎鹰1号螺母腐蚀导致失利的事情,夸贾林环礁很潮湿,卡纳维拉尔角也很潮湿,但同样处在海边的范登堡基地却是一个干燥、荒芜的地方,有挡风的伯尔顿台地,有许多峡谷、沙丘、黏土地和砂砾层,而且由于范登堡空军基地的地理位置原因,可向西和西南发射,可以发射倾角 56°~104°的卫星,具有较大的地域优势。这么好的地理位置无法抗拒,因此尽管猎鹰1号与空军30航天联队掌管的范登堡空军基地一拍两散,SpaceX转仗夸贾林群岛,但它终归还是要回来。
SpaceX于2011年在SLC-4东工位上破土动工,并于2013年9月首次使用它来发射加拿大的实验性卡西奥佩卫星。与相距525m的SLC-3东西两个工位差不多,SLC-4有相距900m的东西两个工位,西工位于1960年代为早期的宇宙神火箭建造,并在1970年代为军方的大力神系列火箭进行了修改。该工位最后一次使用是在2003年,当时最后的大力神2号发射了国防气象卫星计划气象卫星。2015年,SLC-4西工位也移交给SpaceX作为猎鹰一级着陆场 (https://spacenews.com/spacex-leasing-second-pad-at-vandenberg/)。随着发射量节节升高,半年前,SpaceX再接再厉,继续租用范登堡空军基地的SLC-6工位。“对于范登堡太空部队基地来说,这是一个激动人心的时刻,”空军30航天联队指挥官罗伯特·朗上校说。“这项协议将增加SLC-6的丰富历史,并建立在与SpaceX已经牢固的合作伙伴关系之上。话虽这么说,但SLC-6的历史并不丰富,更多的是遗憾。SLC-6最初建于1966年,用于大力神3运载火箭发射载人轨道实验室,但载人轨道实验室未进行任何发射并被取消。直到1979年,SLC-6被选为航天飞机发射地点之一,然而,挑战者号航天飞机灾难的悲惨事故彻底改变了航天飞机计划的前景,并导致SLC-6取消了航天飞机的发射。至此工位整个建设成本达到8亿美元,但从未实施过一次发射任务。
网站 (https://spaceflightnow.com/2016/02/08/astronaut-interview-30-years-after-the-hopes-of-a-west-coast-space-shuttle/) 记载了这一段历史:1980年代航天飞机问世,并承诺可以将美国所有的卫星送入轨道。空军为SLC-6注入了新的活力,用于从西海岸向极地轨道进行军事发射。1985年,NASA和五角大楼宣布了STS-62A的机组人员,在多次推迟施工和许多技术问题之后,发射计划于1986年夏天进行。1986年1月28日,当范登堡宇航员在房间的角落里开着一台电视,声音调小,只是监控发射的状态。大约在事故发生的时候,一名机组人员注意到电视上的东西,他说“看看那个”,大家都转过身来,大约在同一时刻看到事故发生。“所有的飞行任务都被否定了。基本上,整个飞行清单都被清零了,当时没有人有飞行任务“。五角大楼下令制造消耗性火箭来发射其卫星,Delta 2用于构建GPS系统,宇宙神2用于通信卫星,大力神4用于大型监视航天器,范登堡的SLC-6再次被封存。三十年后的今天,仅剩一些历史照片,在诉说着范登堡SLC-6航天飞机梦和那段褪色的记忆。记忆多是苦涩的,1994年,空军将工位租给洛马公司,用于发射其商用雅典娜火箭,但四次失败了三次,前四次发射均告失败,第1、3次是火箭直接失败,第2次火箭成功了但卫星失败了,而相比较之下,雅典娜火箭在卡角的2发和科迪亚克发射场的1发全部成功。2000年,波音公司开始租用此工位,改造用来发射Delta 4系列火箭。场区内航天飞机时期主要设施保留下来,只新增了一个大型起竖系统和一个发射系统。从 2006 年到 2022 年,Delta
4继续成功飞行了十次,其中五次是 Delta 4H运载火箭。SLC-6的最后一次 Delta 4H发射2022年9月(2023年6月Delta 4H在卡角SLC-37B工位发射后退役),之后大家就盯着这个发射场了。即使如此,SLC-6也仅仅执行了6发任务。遗憾仍在继续,2019年,诺斯罗普·格鲁曼公司在2019年宣布计划使用SLC-6发射其为国家安全太空发射第二阶段竞赛开发的Omega固体火箭,但该公司在输给ULA和SpaceX的NSSL第二阶段合同后停止了该计划。2023年,SpaceX来了,拿下SLC-6后将改造用来支持猎鹰9和猎鹰重型发射,但现在不确定的是,会不会新建一个Starship发射工位。是啊,当年翘首期盼航天飞机,但最后没有飞行,SpaceX的到来确实是一个激动人心的时刻,SLC-6没有理由不盼望着猎鹰重型和Starship。只是,对于命途多舛的SLC-6来说,这次是创造辉煌还是延续悲情呢?能不能盼来Starship?此外猎鹰系列已经200余发不败,每次发射时网友都在大喊炸火箭、炸火箭,有没有可能发生在SLC-6呢?由于Starship的飞行,其Starbase发射基地也日益为人所知。位于得克萨斯州最南端的博卡奇卡灌木丛生,其周围的野生动物保护区也让它成为可以安全发射火箭的理想场所。2014年,SpaceX在这里建造了一个简陋的发射工位,作为卡纳维拉尔角和范登堡发射工位之外的备选,但直到2018年这里都没派上用场,直到马斯克决定启用它作为Starship的专用基地和发射工位。但我们一直有点好奇,除了国家发射场,还可以自己建发射场?美国一直鼓励私营企业参与空间活动,1984年NASA成立了空间商业办公室,1986年,正式将NASA发射业务向私营公司转移,而且鼓励私营公司建立发射场,第一个就是科迪亚克发射场,现称为太平洋太空港-阿拉斯加(Pacific Spaceport Complex – Alaska,
PSCA)。PSCA位于阿拉斯加,远离美国本土和人口稠密区,可以进入59°至110°倾角之间的高倾角,极地和太阳同步轨道。PSCA自1998年以来一直在发射火箭,并且是第一个FAA许可的不位于国家发射场内的发射场。PSCA的开创性特征之一是其经济模式。自2015年以来,发射场一直不接受州或联邦资金用于运营和维护,自负盈亏,按发射场网站(https://akaerospace.com/spaceports/)说法,此举刺激了创新,并使团队专注于客户成果,而不是扼杀官僚流程。目前发射场有5个或6个发射工位(网站说有6个,但还有一个我没找到,可能指的是固体发动机贮存厂房)。- 2号用于支持较小的液体,固体和亚轨道飞行器,2018年Astra1.0在这个工位发射。
- 3C是支持液体、固体和固液混合飞行器的发动机测试、亚轨道飞行和轻型升力轨道任务的常用场所。
- 3B工位Astra3.0在此首飞,至今Astra3系列已在这个工位飞行了6发,另外2发在卡角46号工位开展。
图 1和2号工位(1号是前方塔架,2号是两个厂房正中间那块场坪)阿拉斯加还有一个Poker Flat试验场–阿拉斯加,是世界上唯一由大学拥有的科学火箭发射设施,除了发射探空火箭外,Poker
Flat还拥有许多旨在研究北极大气层和电离层的科学仪器。除了PSCA之外,还有不少由FAA批准许可、私营实体负责经营的发射场,有些在国家发射场里面,有些则不在。譬如加利福利亚发射场,在范登堡空军基地内,是FAA于1996年9月19日授权许可的第一个商业航天发射场,由国际航天港系统公司负责运营和管理,比科迪亚克发射场早2年,只是它在国家发射场里面。如沃洛普斯飞行试验基地里的中大西洋区发射场,FAA于1997年12月将发射场经营权授权给弗吉尼亚州商业飞行管理局。如加利福尼亚州的莫哈韦航空航天港,FAA于2004年6月授权给东克恩航空港区,这是FAA授权的第一个内陆发射场,用于可重复使用亚轨道发射。还有俄克拉荷马发射场(2006, 用于可重复使用亚轨道水平发射模式任务),新墨西哥州的美洲州立发射场(2008,用于发射租赁)。还有得克萨斯州的布卢·奥里金发射场,这是一个私人领地,用于将可重复火箭送到99km高度,该发射场不是FAA授权许可使用的发射场,由FAA对其进行环境评估后,于2006年9月获得许可并实施了第一次亚轨道可重复使用运载器的水平发射模式试验。有了上述这些历史,SpaceX在麦格雷戈发射场实施蚱蜢跳,在博卡奇卡进行Starship飞行,好像也就不那么奇怪了。我们以SpaceX使用过的发射场为线索,基本走过了美国的航天发射场,说基本是因为还漏了一处国家靶场:沃洛普斯飞行试验中心,它位于弗吉尼亚州,隶属NASA戈达德航天中心,中心共有6个发射区,可提供90°~160°射向需求。沃洛普斯飞行试验中心不大,主要为NASA各项任务提供支持,1959-1961年在此进行了水星任务支持试验,后为大学级的发射任务和基于航天飞机的载波系统提供技术支持,在这儿发射了侦察兵固体火箭、飞马座火箭、商业大篷车火箭、飞马座火箭等。2013年开始,安塔瑞斯火箭在0A工位发射升空,米诺陶5和米诺陶4也分别于2013年和2020年在0B工位发射升空,但2014年10月28日安塔瑞斯火箭起飞后落地爆炸,发射台修复了1年。2023年,电子号火箭使用沃洛普斯的0C工位发射,迄今在此共发射3发火箭。至此,美国航天发射场拼图已基本完成,说基本是因为还有遗漏。如下图,尚有一些发射场有待调研。有一幅更好的大图来自 (https://newspaceeconomy.ca/2023/02/02/brycetech-2023-orbital-and-suborbital-launch-sites-of-the-world/)同一天(20231013)、同一公司(SpaceX)、同一发射场(卡纳维拉尔角空军基地)的两次发射,勾起了笔者的好奇心,于是调研了SpaceX的几个发射工位,包括猎鹰1号的夸贾林环礁靶场Omelek岛发射工位,猎鹰9号和重型租用的卡纳维拉尔角空军基地的SLC-40工位、肯尼迪航天中心的LC-39A工位、范登堡的SLC-4工位和即将使用的SLC-6工位,以及自建的麦格雷戈蚱蜢跳工位和博卡奇卡Starbase工位。我们以SpaceX发射工位为线索,走过了美国的靶场,这里有美国西海岸、东海岸、美国中部,以及远在印度尼西亚附近的夸贾林环礁,它们遍布美国乃至太平洋。我们以SpaceX发射工位为线索,重温了发射工位的兴衰,它们或见证过历史辉煌,或充满遗憾仅留下褪色记忆,还有的在商业航天时代焕发新春,它们见证的是美国波澜壮阔的航天发展史。我们以SpaceX发射工位为线索,梳理了靶场所有权,这里有陆军的、空军的、NASA的,也有属于企业自己的靶场,我们回顾了美国航天发射场发展的管制放松历程。笔者是火箭设计师,以前对发射场很不熟悉,这次通过调研,学到了不少以前不知道的知识,很开心,同时也有些感慨:- 美国发射场历史记录信息真多。美国几乎每个发射场都有自己网站,从中可以找到各种图文并茂的介绍,不同时期的历史照片;美国也有不同专业领域的人写的航天史,譬如《埃隆·马斯克传》里面,可以找到很多夸贾林环礁发射场的故事。都说经济、军事、科技、文化是强国的要素,其中文化是最高层面的要素。读着美国这些史料时,心里不能不触动,今天我们躬逢盛世,盛世著史,航天文化的宣传需要大型号任务的成功来促进民族自豪感和世界认同,也需要更多更丰富的真实记录来衬托。
- 美国发射场真多,发射工位真多。真多啊,看到卡纳维拉尔角、看到范登堡、哪怕看到沃普洛斯飞行试验中心那一排排塔架,有时候有点恍惚。我们在航天大国向航天强国迈进的路上,拥有是大,遍地都有才是强。当看到美国这么多的发射场,也更能体会到为什么马斯克诞生在美国。因为自然从来不飞跃,他站在了巨人的肩膀上,SpaceX的发展史其实是美国航天发展史的缩影和快进版,而今天我们尚无法快进历史,而是需要创造历史,它会来的更难,但也更有意义。
- 美国发射工位在不断动态发展。美国发射工位拆了建、建了拆,卡纳维拉尔角的SLC-40、范登堡的SLC-4塔架说炸毁也就炸毁重建了,好像没有那么多的历史包袱。经济学中说,一件事情除了看成本,还要看机会成本,机会成本是指拥有一个东西失去的东西。如SLC-40抱着大力神火箭曾经的辉煌就此老去,与现在猎鹰火箭几天一发的新辉煌相比,孰优孰劣?曾经的成功、过往的历史的确容易成为包袱,只有当我们拥有更多后,心态将会平和很多,进步也会大很多。
- 美国发射场管制在不断放松。2005年猎鹰1首飞时需要等待隔壁工位发射后空军才点头,到了2023年,博卡奇卡发射场需要等待FAA漫长审批后才能用于发射。现在军方不点头的事情听说的少了,SpaceX又将矛头对准行政许可拖延,如果成功后续这种拖延可能也会减少。我们还可以看到,1996年起,美国开始向非国家航天场甚至私人发放许可,即美国的发射场产权走过了不定限期不给予使用权->审批后给予使用权->审批后给予所有权的历程,在安全监管不放松的前提下,产权管制在不断放松。
- 商业航天公司更喜欢国家发射场。是不是自建的发射场好?不一定,商业航天公司还是更喜欢在国家发射场实施发射,毕竟国家发射场地方大、落区安全性好、安全管制好、配套设施好。因此SpaceX在东西部靶场、Astra在卡角46号工位(空军租给了佛罗里达州航天港管理局)和科迪亚克发射场、Electron在沃普洛斯飞行试验中心、Firefly在范登堡空军基地、Terran在卡角16号工位。往大了说,无论国家发射场还是民营公司,其目标都是提高国家在太空中的能力,提高的是国家工业竞争力。
(https://www.visualcapitalist.com/worlds-spaceports-mapped/) 网站记录了一些美国军方人物的发言。驻扎范登堡空军基地的空军30联队指挥官罗伯特·郎接受采访时表示,太空部队在向商业供应商分配发射设施时会考虑许多不同的因素。“任何时候你拿下一个发射场,并把它捆绑了几年或几十年,你都想确保政府从发射财产中获得价值。因此,我们会进行整个评估,然后决定谁是下一个”,他说,“我们需要领先于行业这一波需求,我们需要从军事和国家安全的角度做到这一点,但我们需要与我们的商业公司合作。驻扎卡纳维拉尔角的空军45航天部队副指挥官马克·舒梅克上校指出,发射节奏是美国和中国作为太空大国竞争的一种方式。“这都是关于空间访问的,”舒梅克在接受采访时说。“没有太空港就没有太空通道,我们正在做的是提高国家在太空中的能力,无论是为了国家安全,民用还是商业”。太空部队太空系统司令部发射和靶场作战副主任詹姆斯·霍恩上校表示,与商业发射提供商的伙伴关系是国家安全问题,因为军方依赖这些公司进入太空。东海岸和西海岸的发射场都在采取重大措施来适应商业增长。“我们受益于商业行业的创新,”霍恩说,特别是在卡角,“地产有限”,因此太空部队不断与FAA,NASA和其他机构合作,找出挤入更多发射机会的方法。与此同时,太空部队主张采用商业模式,使靶场更像机场或海港,霍恩指出。这将有助于支持该行业要求的增长计划。霍恩说,太空部队对其他商业模式持开放态度,只要它们不影响美国工业的竞争力。国会正在考虑其中一些改革,需要新的立法。霍恩说,“我们希望能够在东部和西部靶场每年发射300次任务”,只要可以在不影响安全的情况下完成。“我们将为国家安全目的做我们需要的事情,并最大限度地为商业行业提供机会。” | | | |
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