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国营企业 vs私营: SpaceX 猎鹰火箭和中国的长征系列火箭

SpaceX 猎鹰火箭和中国的长征系列火箭,各有哪些优劣?
网上说猎鹰发射成本低,完胜各国,包过我国的长征,然后今晚又看到一个我国航天人士出来说了,说人家不如我们之类的,求专业讲解

……..
贴两张卫星发射数量份额和商业发射份额,体会一下spaceX近年的增长速度和挤占他国(主要是俄国廉价发射)市场份额的能力。要真是NASA或者波音或者洛马自己有本事吃下这么大市场,他们几十年前就搞了,不用披什么马甲。资本家没有不喜欢钱的,难道他们抢俄国人生意还有心理负担不成。

2. 吐槽完毕之后说点正题
猎鹰火箭优点是发动机箭体技术先进,开发模式先进,生产标准化规模化先进,成本控制先进,回收复用技术先进,商业竞争力极强。
猎鹰9的发动机和箭体都是以21世纪头十年的技术开发的。梅林发动机是推重比第一的煤油发动机,虽然燃气发生器结构比冲较低但是综合性能比拟NK33,再加上铝锂合金先进工艺制造的轻质箭体使一级干质比接近30,是现在性能最好的地面级。Falcon9第一级不带上面级的话能无需助推直接发射单级入轨,其他任何火箭都没有这能力。和许多沿用几十年前冷战时代技术至今的火箭比,猎鹰9在技术指标,制造工艺,飞行控制上都是很领先的,对民用技术的大胆应用也非常令人侧目。
和过去由国家需求主导以性能考量为主,追求高精尖各种针对性定制榨干每一点性能的火箭开发模式相比,猎鹰9的开发模式是成本驱动的,先进技术和创新很大程度用在了降低批量近地商业运用成本而不是提高单发性能上。比如第二级坚持通用煤油发动机相比高性能的氢氧发动机,坚持简单的燃气发生器而不是更复杂性能也更高的分级燃烧设计就严重拖了第一级的性能后腿。虽然依赖高性能的煤油发动机和高干质比的箭体在降低成本的前提下性能依旧领先,但公认如果用上其他火箭常用的氢氧上面级,半级助推器,不同型号发动机对应高空地面不同工况等手段,Falcon9的性能还可以大大提升。spaceX显然可以做的更好,也因为成本的原因显然不会去做
Falcon 9的成本低的有目共睹,火箭开发到初步成熟不过四亿美元,只是后期航天飞机发射一发的钱,发射价格只有6500万美元,Falcon heavy也只报价9000万美元,轻松比下号称低人力成本的中俄。可以说是这一在航天业前所未有的先进生产研发模式使得经营商业火箭获得利润成为可能,也助推了spaceX快速发展,使它在起步之后不再依赖政府合同而是从商业航天市场汲取养分快速壮大自身。现在全球的后续商业航天企业,没有一个不声称仿照spaceX开发模式
而火箭的回收复用是Falcon系列仅此一家的优势,在几年内世界上都只会有这么一款投入商业运营的,能够发射常见重量卫星同时进行回收复用的火箭。目前spaceX已经熟练掌握了火箭落船和落地回收,以及回收箭体的翻修检测复用流程,回收回来的F9一级甚至直接拿来作为Falcon heavy的助推使用并再次回收,令人叹为观止。复用技术是重大创新,但更是省钱措施,据spaceX称翻修F9一级的成本只有新造箭体的1/3,第一次吃螃蟹的SES拿到了半价发射,日后这一价格想必还能进一步降低。

第一级Merlin 1D+的推重比高达180,煤油机世界第二是NK-33的120;氢氧机一般不过80;
第二级Merlin 1D+ vac的比冲348s,和煤油机比冲世界第一RD-0124的359s差距仅3%,外带推重比165:52的巨大优势,几乎难以想象是最简单的开式循环做出来的;
第一级干质比>25,第二级>20,同是液氧煤油新火箭的安加拉第一级13第二级10左右;Atlas 5芯级大约19;氢氧火箭一般不过10;
LEO 22.80t,700t以下发射质量火箭中最强;
GTO 8.3t,700t以下发射质量火箭中仅仅输给助推+氢氧上面级的Atlas 5少许(8.9t);

每项指标都世界前列,进步速度令人瞠目结舌,商业驱动的技术潜力远远超出预想,没什么好说的了....

未来ULA的Vulcan带上干质比11比冲460s的神器ACES上面级有可能战过它罢...


作者:知乎用户
链接:https://www.zhihu.com/question/21731308/answer/84865590
来源:知乎
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3. 火箭残骸和回收复用
既然有人提了,那就稍微用不太远的公开新闻黑一下吧。
16年2月初的长三丙打完,掉下来的残余四氧化二氮燃料是这样的

作者:知乎用户
链接:https://www.zhihu.com/question/21731308/answer/84865590
来源:知乎
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当然不是说国家就不管不顾了,通报地方,提前疏散,注意安全是必须的,比如说:
龙溪镇火箭残骸落区群众疏散防护方案
长征一次发射,需要提前划出几十公里见方落区,疏散几个县动员几万人。spaceX如果按这样打一发,事后在美帝得赔多少误工费污染费清理费。同样是一级陆上着陆,卡角多次回收需不需要疏散几万人大家都清楚。先不提复用,仅仅无毒燃料和定点降落对地面安全和发射灵活性的意义,就远超过没有这些特性的其他火箭型号。
火箭回收复用在经济上具有重大意义,目前在太空发射上短期并没有比化学火箭更好的选择。如果未来能够达到箭体完全复用无需大修的理想状态(也是目前航空业大型客机的运行状态,成本主要来自燃料),化学火箭的发射成本可以达到仅比太空电梯差一两个数量级的地步,这显然不是终极解决方案,但很可能是我们所能见到的几十年内最好的廉价发射方案,如果超级材料和核聚变依然未能实用的话。
长征火箭在这方面的进度,基本还在方案论证。有些继承性强的伞降方案做了高空抛掷实验进行技术验证,但总的来说都属于论证,仿真和关键技术验证阶段,整体技术路线依然未确定,定点坠毁不扰民的小目标尚待努力。如果顺利的话,有望在近期在现有的火箭上进行仿照spaceX早期工作的格栅翼和反推降落技术验证,并在2020年后开展相当于F9的从设计上就考虑回收复用的新一代实用火箭和配套发动机的研制工作。其他的路线上,伞降是不可能适用于大质量箭体完整回收的最多定点坠毁,组合动力飞行器短期不具备实用运力价值,不要太过于期待。

4. 庆祝长七、长五首发成功和Falcon 9回收复用成功,Falcon9 Heavy发射回收成功
--------------补充于2016.6.25--------------
https://www.zhihu.com/question/21731308
长征五号的性能如何?
长征五号如何在发动机技术落后下,做到运载能力与欧美现役主流火箭等同的?
长五发射成功彻底改变了我国长期缺少20吨级重型火箭的局面,没有长五的情况下长期实用空间站任务,甚至较大的通讯卫星都是难以想象的。未来的探月,空间站,重型卫星都依赖着这个型号。

--------------补充于2017.3.21--------------
SpaceX成功实现第一次实用商业任务中的垂直起降火箭复用。
2016年4月,Falcon9 023 执行CRS-8任务后,一级成功落船回收。
2017年3月31日,该枚回收一级翻修后复飞,成功执行SES-10任务,发射5.3t GTO载荷并再次一级成功落船回收,同时通过RCS姿控和可控翼伞回收了整流罩。
补充于2017.7.7--------------
长五的YF77出问题了,摔掉了东方红五号平台的验证星,全面归零不知要多久。
这一发之后,长征系列的成功率236/250,94.4%,再次被F9的36/38,94.7%反超。
新技术都不容易,液氧煤油和液氢液氧大推力发动机上长征本就是新手,继续努力吧....


来源:知乎
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Tiberium

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SpaceX比长征技术先进,成本低,不过说它是商业公司打败举国体制是错误的,还不如反过来说,是举国体制打败商业公司。
因为SpaceX的启动资金是NASA给的,美国有那么多私人航天公司,就SpaceX起来了,为啥,因为SpaceX拿到了NASA的大合同有钱了呗
另外一个问题,SpaceX的竞争对手是波音和洛克希德马丁这两个私人公司,不是中国的长征系列火箭。
这个问题展开起来比较复杂,不过原因要从冷战时期美国航天工业的过量建设追究。当时为了保持美国在航天技术上的优势政府不惜重金研发了两种用途类似但是结构不同的火箭,一种是Delta系列,波音公司搞的,另一种是Atlas,是洛马的产品。
从基础建设到火箭制造生产线都是按照每周发射的思路做的,但是冷战结束之后明显不需要这么大的发射量,但是前期钱已经投进去了收不回来了,于是发射成本暴涨,这两个公司后来甚至还组建了ULA(United Launch Alliance,联合发射联盟),主要目标一个是促成火箭制造通用化降低成本(意思就是为了保证可靠性搞两种火箭的初衷被扔进了垃圾桶),另外一个当然是联合起来找政府要钱。面对这么一个垄断机构美国政府很怒但是毫无办法,你难道去把锁眼系列的侦察卫星交给中国去发射?更蛋疼的问题是政府还没办法逼他们砍掉设施缩减成本,波音发话我这个流程可是冷战时期就固定下来的,你如果想砍掉机构把流程变了,那发射那些比金子还贵的侦察卫星(锁眼系列的侦查卫星的确比同等重量的黄金更贵)一旦出了问题我可不负责。
从历史数据来看ULA的一次发射价格是4.5亿美元(长征系列我记得国际商业发射报价好像是6800万刀,就算是向来认为高大上的欧洲阿丽亚娜也才2.2亿),空军反正有钱咬咬牙还是打得起(也没法不打),穷逼的NASA是受不了了(以及其他一些美国商业公司,他们肯定没法去中国打卫星),方法就是如上所述,找个商业公司转移技术,科学研究用的载荷好歹能便宜点,其实主要目标是逼迫ULA降价。于是这个公司就成了SpaceX。到2012年NASA一共投资了4亿多,刚好够在ULA打一发,这价格优势简直是不能再明显。比较好玩的是Space X出来之后ULA立马表示未来的发射价格要降到1亿美元,刚好在Space X的发射价格范围内,NASA搞的事情还是很见效的。
编辑于 2014-05-28
francium bobo
坎星人,兴趣绝对不能当职业
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大家都在讲SpaceX跟NASA跟 波音 跟 洛克希德马丁 的二三事,我来一个其他角度的。
火箭发射不仅仅是火箭研发制造本身, 还包括地面系统, 发射场地, 地面和火箭的通信, 气象监测和预报(今年美国发射Orion试验飞船的时候就因为万里晴空但是风速过大推迟过一次), 燃料的生产储备等等等等,对于SpaceX来说, 他们做了火箭(不管他们用了多少NASA的成熟技术了啦), 但是地面系统并不是他们的, 是空军和NASA的, 所以每次发射临近结束的时候解说员都会感谢空军和NASA提供了地面系统, 遥测和气象的支持, 这些系统的建设都不是SpaceX一个公司能承担的起的, 所以即使假设SpaceX是一个私企, 没了美国的‘举国体制’, 发射卫星这种事情照样是玩不转的。
我记得之前看过中国火箭发展的纪录片, 其实探空火箭很早(~1950)就做出来了, 但是因为缺乏遥测设备, 无法进一步发展, 简而言之就是火箭打上去连高度速度都不知道, 爆炸了原因都找不到, 由此可以看出地面系统对于火箭发射的重要性。
编辑于 2015-07-05
江饮

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高票答案 @Tiberius 开篇就说“的启动资金是NASA给的”。还有很多答案说SpaceX就是NASA建立的。我真是跪了。为了迎合自己的观点,就这么歪曲事实好吗?
真实的情况是,2001年埃隆·马斯克和他的大学室友,也是一位互联网富翁阿迪奥·睿西一起成立了“火星绿洲”公司,打算买个火箭往火星发射一个实验温室。结果奔波欧洲俄罗斯价格都没有谈拢,但是埃隆发现火箭发射的成本存在着巨大的下降空间。所以他决定自己造火箭,这吓得阿迪奥不玩了。
2002年6月马斯克成了spaceX,出任SEO,并开始融资。最终,愿意投资spaceX的只有一人,就是马斯克本人,他出资一亿美元是当时唯一的投资人。 @Tiberius NASA的启动资金是被你吞了吗?
spaceX和NASA扯上关系,还是两年后。2004年小布什总统推出了“星座计划”,准备重返月球。NASA也将退出地球轨道发射,转向深空,地球轨道的运输任务将转交商业公司。NASA开始帮助各个商业火箭公司,sapceX也从中受益,这是毋庸置疑的。
spaceX是怎么拿到NASA的大合同的?是自己的表现争取来的。2006年NASA招标,有20多家私企竞标。NASA初步选定6家公司,并最终把合同交给了SpaceX和Rpk公司。NASA给每家2亿多美元用于研发。但Rpk未能按时完成技术开发,被淘汰出局。NASA只能再次招标,最后选定了“轨道科学公司”,并给它剩余的1.7亿研发经费。
两年后,NASA与这两家公司签订了商业补给合同,轨道科学的“天鹅座”飞行8次总价19亿美元。SpaceX发射12次总价16亿美元。
各种答案里老说SpaceX是NASA的亲儿子亲儿子,要我说,最多是干儿子
编辑于 2016-10-28
钟宇斐
战狼,维尼和老派人士
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SpaceX的优势就是美国作为一个曾经的宇航大国(未来还会是)的底蕴。
1. 有资本家愿意投钱
2.有马斯克这种卓越的企业家
3.数十年太空竞赛中建立起来的完备的人才培养机制输出大量的人才
4.休斯洛马等公司以及NASA,USAF等机构每年巨额的卫星发射任务
5.世界经济一体化后高技术产品白菜化和技术发展后大批先进军工设备进入商用
6.美国先进金融体制给SpaceX的即使破产也仍有东山再起的机会
7.商业公司特有的灵活性
具体到火箭上就是
1.高可靠性
2.高效
3.对失败的高承受性
4.对先进技术的不懈追求
5.廉价
Sunday

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用直观的数字来说,我们2016年11月首飞成功的“长征5号”能把25吨重的货物运送到“近地球轨道”,其极限是运送一个5吨左右的火星探测器到火星;而美国的“猎鹰重型”的“近地球轨道”载荷为63.8吨,其抵达火星的载荷则为我们的3倍,为16吨。
当然,大家一定会问这个“猎鹰重型”63.8吨的“近地球轨道”载荷,又到底意味着什么呢?
大家知道我们打算在2030年实现的载人登月计划吧?要实现这个计划,我们现在的长征5号的载荷是不够的,还需要尚在规划中的长征9号超级火箭才可以。
可如果美国人想重返月球的话,他们现在就已经可以凭借“猎鹰重型”实现这个我们中国人还要12年才能实现的目标了。
这个问题问得白痴,不是一个重量级,不用急着比优劣,暂时太多无可比性。
发布于 2018-02-07
biaocai yi

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其实更深层次原因在于,spacex和nasa关系非常微妙,这些年美国给nasa的钱不怎么够花,nasa就和马斯克搞了个马甲公司,这里的马甲指的是该公司大量使用nasa的成熟技术和员工,可以理解为spacex就是nasa批了层皮而已,起码现阶段,商业公司是无法和国家抗衡的。另外,国家几十年的宝贵技术经验就这么被一个私人公司拿走了,这国怎,定体问,我深思
编辑于 2014-05-27


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感谢

邝鹏飞

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还有一层原因。美国国会砍NASA的预算,但没有砍美国军方的预算。砍到后来,NASA实在太穷养不起那么多火箭科学家,又不希望他们跑去给欧洲甚至中国人干活。于是就折腾了这么一个公司,把养不起的火箭科学家送进去。然后呢,这个公司从军方和NASA两边接订单。本质上,就是NASA变相地把国会拨给军方的太空预算拿来用。这其实是个很聪明的方法,一方面,商业公司降低了成本,另一方面,又把那些本来看到吃不到的军方预算拿来用,不但养活了科学家们,也有钱保证美国在航天工业上的科研水平。
幸好NASA机智,不然,照国会的思路走,美国早就得把N多航天项目外包给中俄了(或者干脆不做了)
发布于 2014-06-07


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