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地球到地球,送快递?
以前我们在提到可回收火箭时,想的总是送卫星、去火星,现在中国企业给出了一个接地气的下游落地场景:送快递。
今年四月初,淘宝联合民营商业火箭企业北京箭元科技有限责任公司(箭元科技)发布了一个“狂想”项目:利用可重复使用运载火箭,全球运送快递。据淘宝消息,该项目已经进入试验准备阶段,计划在今年年内进行首次载货火箭回收试验。这意味着,电商平台很有可能从无人机送货,一步跃升到借助火箭运输快递,并且实现全球范围内的“小时达”。
这也不是淘宝第一次借“火箭送快递”做广告,早在2019年,淘宝就曾宣布携手民营火箭企业蓝箭航天共同研发“宝箭号”,后来也不了了之。2023年以来,国内商业火箭的热度再起,让这个宣传也重出江湖。
从火箭运载能力来说,箭元科技计划使用的中大型不锈钢可复用液体运载火箭“元行者一号”,运载能力超10吨,快递载荷舱的体积设计为120立方米,运输汽车、大型医疗器械等物品确实不在话下。
箭体材料和发动机燃料选择都是当下商业火箭的主流路线,且已经成功完成了静态点火试验和海上落水回收试验,技术可行性是有一定保证的。
在国内可复用液氧甲烷火箭刚刚入轨的背景下,如果火箭送快递不是“PPT概念”,那这会不会成为一个新的商业火箭盈利模式?答案是肯定的,只不过前提条件太多,比如可回收火箭与货运飞机相比,有没有成本优势?整个产业链能不能支撑这个商业模式的运作?到时候该怎么运营?
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军事需求大于民用
在讨论大规模商用可行性之前,我们要先明确,用火箭取代飞机穿梭于世界各地运送货物这种降维的想法,其实最早服务于注重效率的军方。
首当其冲的自然是在全球拥有多个军事基地的美国。早在上世纪五六十年代,美国就曾尝试过利用运载火箭将全副武装的士兵和武器军需送往全球,但是因为技术、成本两方面限制不得不搁置。
低成本的可回收复用火箭给了军方新的希望。2021年,美国空军研究实验室(AFRL)联合美国运输司令部等机构或部门,公开了一项名为“Rocket Cargo Vanguard(火箭货运先锋队)”的创新计划,该计划希望能基于火箭的太空运输能力,以不超过一个小时的速度将100吨左右的军需货物运送到地球上的任何地方。
以运载火箭运送百吨军需物资的示意图
“兵马未动,粮草先行”古往今来莫不如是 。尽管无论是空中补给还是海上、陆地补给,美国军方都是佼佼者,火箭货运能力依然为其提供了一种在更短的时间内快速运输高端货物的途径。
“火箭能在90分钟内绕飞地球一圈,飞机怎么样都达不到这个速度。”AFRL负责人格雷格·斯潘杰斯(Greg Spanjers)透露,尽管并不直接资助可回收复用火箭的研发,但AFRL实际上是SpaceX重型运载火箭“星舰(Starship)”的首批合作伙伴之一。2022年,AFRL还跟SpaceX签了一份为期5年、价值1.02亿美元的合同,以便收集星舰发射、飞行过程中的各种数据。
从成本来看,相比于十几年前动辄上亿美元的火箭发射报价,以及发射一枚火箭所需要四个月甚至四年的准备时间,如今200万美元的发射成本、一周内可重复发射两次的可复用火箭已经足以支撑军事后勤保障目标的实现。
当然,成本还不是最重要的考量标准,军队更关注的是火箭如何更快速地周转调用进行复飞,以及将大量货物带入轨道、在各类地形条件下精确着陆和快速装卸货物的能力。这些都对火箭的隔热系统、格栅翅片执行器、着陆系统和其他部件带来很大压力,而商业物流不仅需要考虑这些技术问题,还要考虑诸多现实政经因素。
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另一种商业化可能性
再回到民用领域,光是保证货物在运送过程中的状态就是一个难点。现在“火箭快递”的大致思路都是火箭将货物平稳送至预定轨道,一子级返回复用,装有特制集装箱的载荷舱重新进入目的地上空的大气层,平稳降落、卸货。
“火箭快递”的实现不只有技术难点
需要注意的是,在真空环境中,大气压变化明显,商品货物经受这样的真空状态会有什么变化?
有研究人员举例,如果我们把一辆车放进火箭,到了真空环境中,它的机油、燃料都会立即蒸发,“难道我们要为了火箭运输重新设计产品?”当然,这也需要更多的实践来验证各类产品在太空中会产生何种变化,再考虑是否通过部分加压的手段解决这一问题。
此外,火箭物流要想成真,除了把商业火箭价格再打下来一个数量级和突破技术难点外,还要考虑各地基础设施建设进度,更重要的是跨国的政策协调。光是考虑到各个国家或地区的飞越权、着陆权以及国际货物运输法规,火箭送快递在短期内都不太可能全球铺开,但在国内试水并非不可能。
实际上,如今商业航天市场中,火箭企业的角色和商业模式都与物流公司相近,只不过是将客户的卫星送往太空。商业航天目前的需求还局限于政企领域,我国业内人士更是认为“蛋糕”还不够大,除了空天信息产业外,如果能有新的、可持续的商业化模式出现,或许也能推动我国商业航天的技术发展。“地球到地球”的快递业务能担大任吗?