所以今天的主题是可重复使用火箭—— 一项正在大幅降低发射成本的新兴技术。我们还会讨论我们使用的一些燃料,包括金属氢—— 一种可能性能大幅提升的新型燃料。金属氢最近备受关注,也像往常一样被大肆炒作,但它对火箭和太空飞行而言,确实有成为颠覆性技术的真正潜力。所以我决定在今天的讨论中加入它。
一次常规的火箭发射要花费数亿美元。事实上,我们估算,航天飞机项目如果把全生命周期成本都算上,再除以总发射次数,平均每次发射约 15 亿美元。航天飞机通常能运送不到 3 万千克的货物和人员载荷。如果用这个数值去除 15 亿美元,我们会得到每千克约 5 万美元的发射成本。
我们常说,将载荷送入太空的主要成本是燃料,但事实并非完全如此。燃料的原始成本虽然很高,但通常不到发射成本的 1%,真正昂贵的是火箭本身。发射一枚火箭可能要消耗 10 万加仑液氢,但这只需要几十万美元,而不是几亿美元。假设一次发射的燃料成本为 300 万美元,那么每千克成本也只有约 100 美元,和我们在这个系列中了解过的一些更优系统差不多。
火箭的问题确实和燃料有关,但不是燃料本身的稀有成本,而是与携带燃料、燃烧燃料、提升速度相关的所有成本。一枚常规火箭助推器可能要花费 1 亿美元,而实际燃料可能只值 100 万美元。不用说,如果我们能重复使用那枚火箭,加满新燃料,成本会大幅下降。
这么一个简单又显而易见的省钱办法,人们本该立刻就付诸实施。这正是航天飞机项目背后的理念,它的大部分部件都是可重复使用的。我们稍后会以它为例,但在此之前,我想强调火箭所承受的力和压力有多么惊人,并把它和汽车做个对比。
假设汽油在你的车辆使用周期内平均每加仑 2.5 美元,你花 2.5 万美元买了这辆车,油耗是每加仑 30 英里,也就是每升约 50 公里。我们还假设你把车开到 30 万英里(约 50 万公里)才报废,另外花了 2.5 万美元用于保养,贷款的保险和利息又花了 2.5 万美元。
大多数人往往认为车辆的主要使用成本是燃料,但按照这个里程和油价,车报废前你会用掉 1 万加仑燃料,总共花 2.5 万美元。顺便说一句,这些燃料的质量是 2.8 万千克,大约是车重的 20 倍,这个比例和大多数火箭的燃料与所发射载荷的质量比相当接近。