航天科普(十八)【Virgin Orbit有獨特的發(fā)射方式,但價格昂貴?】

“我不知道這個商業(yè)‘案例’將會如何收尾。”
——ERIC BERGER?
2020.10.06, ETC 7:30 PM

五月下旬,一枚紅白黑相間的、苗條的火箭首次沖入藍天。短短幾秒鐘,當火箭從747發(fā)射機上投下并點燃了N3發(fā)動機時(Newton 3),一切似乎都在往好的方向發(fā)展。

引擎在稀薄的大氣層中燃燒得很亮,猶如是天空中第二個太陽在不斷地閃爍。Virgin Orbit也希望在第一次嘗試時就可以順利地讓LauncherOne進入軌道。
但這個“太陽”并沒有持續(xù)很久。供給火箭發(fā)動機的液氧管線破裂,而在沒有氧化劑的情況下,煤油是不會燃燒的。當發(fā)動機感覺“餓”了的時候,火箭也就隨之掉入了茫茫大洋中。

經(jīng)歷過這種失望之后,公司官員卻沒有灰心,并承諾將迅速采取第二次發(fā)射嘗試。
“我們今天向前邁出了一大步?!?/strong>
——Virgin Orbit?CEO Dan Hart
但不言而喻的是,該公司將逐漸走向更廣闊的未來。在全世界的航天發(fā)射公司中,Virgin Orbit屬于十多個資金雄厚、信譽良好的企業(yè)之一。他們也正在尋求開發(fā)能將小衛(wèi)星送入軌道且價格合理的火箭。
Dan Hart和他的公司所面臨的挑戰(zhàn)是,——價格。這些新興公司,Rocket Lab一直是第一個,也是唯一一個進入軌道的競爭對手,他們可以及時,低成本地飛向精確的目標軌道。為此,Virgin Orbit必須以更少的成本制造自己的火箭并更高效率地生產(chǎn)。
Virgin Orbit宣布將在2020年末進行第二次發(fā)射嘗試,但我們目前尚不清楚Virgin Orbit是否能夠?qū)崿F(xiàn)這一目標。Virgin Orbit由Richard Branson于2011年創(chuàng)立,是他的維珍銀河太空業(yè)務(wù)的分支機構(gòu),但Virgin Orbit尚未透露到目前為止已花費了多少資金。但是業(yè)界人士估計,它已經(jīng)花費了5-7億美元來開發(fā)LauncherOne及其基礎(chǔ)設(shè)施。

這其中的很多錢都花在了建立一支強大的、有能力的團隊上。Virgin Orbit表示,他們目前有575名員工,正尋求到達軌道并制造多枚火箭用于隨后的飛行。按照業(yè)界標準,這是一個相對較大的團隊。
“控制成本的方法是保持團隊規(guī)模相對較小。”
——Rob Meyerson
Rob Meyerson曾在2003-2017年擔任Blue Origin總裁
那么,Virgin Orbit有沒有實現(xiàn)盈利的途徑?我們與Virgin Orbit已離職的六位人員進行了交談,以找出正確答案。一些同意在記錄上發(fā)言,另一些要求匿名。

競爭對手的成本
本文的消息來源者一致認為,花費10億美元的一半到四分之三來進行首次發(fā)射,對于純商業(yè)公司來說是一筆巨款。當然,政府為設(shè)計和開發(fā)新型液體燃料火箭所做的努力遠遠超出了其成本,但與LauncherOne中的同類產(chǎn)品相比幾乎沒有什么可比性。
從2002年成立到2006年5月首次嘗試發(fā)射,SpaceX花費了大約1億美元開發(fā)了Falcon 1火箭,該火箭具有與LauncherOne相當?shù)纳Γ上騆EO發(fā)射近0.5噸的載荷。
同樣,Rocket Lab CEO Peter Beck說,他的公司花費了近1億美元將其Electron火箭送入太空。Astra?Rocket 3.0花費了幾乎相同的金額,該火箭在9月初進行了軌道發(fā)射嘗試,但很遺憾失敗了。這兩種火箭比LauncherOne體積更小,能力稍差。

最后是Firefly Aerospace。它的α火箭更大,其有效載荷能力約為LauncherOne的兩倍。該公司實際上在2016年解雇了全部員工,但此后又重組以設(shè)計全新的、更大的火箭。根據(jù)Firefly創(chuàng)始人Tom Markusic的說法,通過Max Polyakov的Noosphere Ventures,F(xiàn)irefly Aerospace籌集了大約1.6億美元資金。他們的目標是在2020年底之前發(fā)射α運載火箭。
“資金用在了得克薩斯州總部;制造和測試設(shè)施;范登堡的發(fā)射場;設(shè)計、開發(fā)和測試α運載火箭;完成α?Flight 1運載火箭的生產(chǎn);原型機的建造;并開始生產(chǎn)第二發(fā)和第三發(fā)運載火箭?!?/strong>
——Markusic
這意味著在火箭研發(fā)方面,Virgin Orbit比競爭對手的研發(fā)費用高出五倍。Virgin Orbit表示,這樣的結(jié)果是使他們擁有獨特的發(fā)色功能(后面將介紹)。
“我不知道這個商業(yè)‘案例’將會如何收尾?!?
“您如何花費那么多錢并獲得投資回報?而且,如果您已經(jīng)花了那么多錢,而您身在其中,那么也許是時候重新考慮是否走下去了?!?/strong>
——Rocket Lab CEO Peter Beck

Virgin Orbit的起源
Virgin Orbit的故事始于十多年前,距Richard?Branson創(chuàng)立Virgin Galactic以將太空旅游帶給大眾僅數(shù)年。銀河計劃將使用翼展為43米的大型、昂貴、定制的“White Knight Two”飛機用作其亞軌道太空飛機的發(fā)射機。而早在2007年,一些公司官員就考慮過使用航母來發(fā)射衛(wèi)星,以增加發(fā)射收益。

直到2011年左右,這仍然是一個不切實際的想法,當時Virgin Galactic聘用的Will Pomerantz負責將這個想法正式化并轉(zhuǎn)化為公司的業(yè)務(wù)。Virgin Galactic實際上確實開始加大火箭設(shè)計的力度,此后將這種火箭設(shè)計為從飛機上投放部署,并聘請了SpaceX的幾名關(guān)鍵員工,他們曾從事Falcon 1和Falcon 9火箭的工作。
SpaceX的創(chuàng)始員工Chris Thompson從2012年開始在設(shè)計LauncherOne方面發(fā)揮了關(guān)鍵作用,后來他又加入了其他針對SpaceX的挖墻腳工作,包括推進專家Robin Ringuette,發(fā)射主管Tim Buzza和Roger Carlson,以及任務(wù)執(zhí)行人John Couluris。
隨著他們對設(shè)計的深入研究,這些工程師意識到“White Knight Two”可能只能將100kg的貨物送入LEO。他們還對飛機的可用性感到擔憂。最后,維珍航空發(fā)現(xiàn)White Knight Two需要大量維護,這些維護可能無法維持頻繁的飛行。
所有這些因素使公司擺脫了使用所有這些使火箭公司擺脫了使用White Knight Two的想法,最終選擇了波音747,它可以在其左翼下方攜帶火箭。該公司在Virgin航空購買了一架已有14年歷史的Boeing 747,該噴氣機已經(jīng)命名為Cosmic Girl。消息人士稱,這筆費用約為1200萬美元,2015年底開始又有約2000萬美元的費用用于改裝。

當時,員工表示,Virgin Orbit直到2017年才正式與Virgin Galactic分離并運作起來。與SpaceX相似的是,業(yè)務(wù)運行相當精簡,行動快速,
“當時,我們認為失敗是一種可能的選擇?!?/strong>
——一位前員工說
消息人士稱,2016年,Virgin Galactic長期總裁Steve Isakowitz離開并出任航天公司CEO,環(huán)境也開始發(fā)生變化。次年三月,新成立的Virgin Orbit任命Dan Hart為總裁,他曾在波音公司太空部門擔任系統(tǒng)工程師數(shù)十年,哈特也采取了更為謹慎的態(tài)度。
消息人士稱,當時空射的想法被放棄了。工程師認識到液氧供料管線在火箭從飛機投放后和發(fā)動機點火時脫落的可能性,但這是無法在地面上測試的(預言家)。他們認為,也許應(yīng)該將火箭從飛機上投放進行測試嗎?但是,這個想法被擱置了。
這些信息可能有助于解釋公司首次發(fā)布時間表的變化。在2018年5月,Pomerantz告訴Ars,他預計在那年年底之前進行幾次飛行,該公司的目標是在2019年進行十二次發(fā)射。(該公司的首次發(fā)射直到2020年5月才出現(xiàn)。)
到了后來,為了確保機組人員安全,哈特在計劃中增加了一些飛行測試和火箭投放測試。
同時,Virgin Orbit的工程師在水平發(fā)射液體燃料火箭時遇到了一些具有挑戰(zhàn)性和新穎性的問題。對于一個人來說,設(shè)計一種能夠承受水平推進載荷的火箭是很困難的。他們還必須學習如何使地面上的氧化劑保持過冷,因為從火箭升空到LauncherOne從Cosmic Girl投放,氧化劑會一直存放約一個小時。
額外的測試和工程問題以及火箭開發(fā)中不可避免的時間表延誤,所有這些都導致了2018年的發(fā)射拖到了2020年。

資金有保障嗎?
長期以來,對于Virgin Orbit而言,資金并不是問題。團隊規(guī)模相對較小,在Branson龐大的Virgin empire內(nèi),太空旅游和火箭企業(yè)被視為臭鼬式行動。他們享有一定程度的自主權(quán)和進行試驗的自由。隨著其他維珍子公司在經(jīng)濟繁榮時期的繁榮發(fā)展,無利潤的太空企業(yè)每年獲得了繼續(xù)發(fā)展所需的發(fā)展資金。
“我們只是知道錢每年都會到來,而且從來沒有感覺到我們處于瀕臨倒閉的狀態(tài)?!?
“這是一件好事,因為我們知道我們還可以再吃一頓飯?!?/strong>
——一位前雇員
這種狀況可能正在改變。COVID-19大流行對布蘭森的業(yè)務(wù)并不好,布蘭森的業(yè)務(wù)大多基于旅游業(yè)和休閑業(yè)。今年夏天,他出售了多達10億美元的維珍銀河股票以支撐他的其他企業(yè)。鑒于此,Virgin Orbit獲得資金的壓力越來越大。
那么Virgin Orbit如何做到這一點?當然,第一步是將LauncherOne安全地發(fā)射并進入軌道,并開始接收商業(yè)和政府飛行任務(wù)。這種情況可能會在接下來的幾個月或2021年初發(fā)生。
該公司與LauncherOne的最大賣點是,它提供了有史以來空射液體燃料火箭。如果Virgin Orbit能夠在較短的周轉(zhuǎn)時間內(nèi)開始可靠地發(fā)射火箭,那么將747用作第一階段就意味著它可以在短時間內(nèi)為小型衛(wèi)星的任何軌道位置提供服務(wù)。
“開發(fā)具有新功能的發(fā)射服務(wù)的好處是,我們可以服務(wù)于不同類型的市場,包括開拓全新的市場”
“我們在開發(fā)新系統(tǒng)以及生產(chǎn)設(shè)施方面的投資為我們帶來了許多不同的收益,我們可以為我們的投資者帶來特別豐厚的回報,同時仍然給我們的客戶帶來頻繁的交易?!?/strong>
——Pomerantz
鑒于很難看到Virgin Orbit僅通過出售發(fā)射就可以收回投資,業(yè)內(nèi)消息人士猜測,該公司還會通過其他方式收回已經(jīng)花費的部分資金。

盈利之路
一種潛在的途徑是將LauncherOne技術(shù)授權(quán)給其他國家,就像洛克希德·馬丁公司在獲得國務(wù)院批準的情況下出售F-35一樣。在這種情況下,一個沒有發(fā)射產(chǎn)業(yè)的國家可能要支付2億美元左右的技術(shù)許可費用,而這些國家可以從自己的土地上發(fā)射LauncherOne。
但是,這可能會違反《不擴散核武器條約》,該條約阻礙了可用于運載核武器的技術(shù)的銷售。尚不清楚各國是否愿意對該技術(shù)進行許可,因為它們可能對支持本土創(chuàng)業(yè)公司更感興趣。
另一個想法是,美軍可能會珍視可以向任何軌道提供按需服務(wù)的空射火箭。這里的想法是,空軍或太空部隊可能會提供一些合同,以使這項服務(wù)保持在線狀態(tài)。
但是,一位消息人士指出,這種能力已經(jīng)存在多年——飛馬座。飛馬座由Orbital Sciences Corporation建造,于1990年首飛,它也從艦載機上投放過。在過去的三十年中,它已經(jīng)執(zhí)行了44次任務(wù),并且作為固體燃料火箭,理論上它的需求量應(yīng)該比LauncherOne更大。

現(xiàn)實情況是,美軍對飛馬座并沒有那么感興趣,自2008年以來,從未在飛馬座火箭上發(fā)射過軍方載荷。
“我不明白為什么每個人都沒有意識到這種能力已經(jīng)存在?!?
“飛馬座需要跑道,是一枚固體火箭。我不明白維珍是如何做到在這個方面激起了這種獨特的概念。”
——業(yè)內(nèi)人士的質(zhì)疑
“我敢肯定,每個人都認為他們的產(chǎn)品與眾不同,但我可以客觀地說,空射液體燃料火箭就是其中之一?!?/strong>
?“飛馬座顯然是空中發(fā)射領(lǐng)域的偉大開拓者,但我們的LauncherOne在操作概念和相應(yīng)的靈活性方面與飛馬座有很大不同,因此仍處于不同的類別?!?/strong>
——Pomerantz的反駁
從某種意義上說,這的確是事實。飛馬座火箭實質(zhì)上是由很多領(lǐng)先的航空航天公司的現(xiàn)成部件組裝而成。因此它非常依賴供應(yīng)商,所以火箭很昂貴。目前為止,飛馬座每次發(fā)射的成本高達4000萬美元。
Virgin Orbit試圖更快、更好、更便宜地做到這一點。現(xiàn)在可以做的事就是盡快復飛,證明這些質(zhì)疑者是錯誤的。

END-By?ERIC BERGER