神州十二号升空,小红点的宇航梦走到了哪一步

218天前     2,079

神舟十二号升空,让航空航天再度成为刷爆大众眼球的热词。

只不过一般印象中,航空航天好像都是大国的专利,小国不论是资金还是技术都无力与大国匹敌,尤其是小红点新加坡。

2020年圣诞节前夕,一只低空火箭的发射,让很多人第一次注意到了新加坡的航空航天业。更让人意外的是,这次发射并非由官方主导,而是来自一股起步算不上早,却来势汹汹的民间力量。

准确地说,是一个成立不过4年,CEO大学毕业不满2年,还处于初创阶段的神秘小公司。

足够激起我们的好奇。这是一个怎样的公司?又是怎样在不被看好的大环境下坚持下来的?新加坡航空航天业真的有前景吗?

带着一大堆问题,采访了发射新加坡首只低空火箭的赤道太空系统公司(Equatorial Space Systems,简称ESS)CEO——Simon Gwozdz。

神州十二号升空,小红点的宇航梦走到了哪一步

(Simon接受《新加坡眼》采访图。)

海洋到星空

许多火箭都爱以鸟的名字命名,不过ESS的火箭,却用了鱼的名字。 低空火箭发射成功后,ESS下个研发阶段的另外两种火箭——Dorado和Volans,分别代表了形似剑鱼和飞鱼的两个星座。

Dorado是一种亚轨道火箭,有着更大的尺寸和更强的推力,可以进入100千米以上的近太空。而Volans是真正的运载火箭,可以将小型卫星送入低地球轨道。

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(形似飞鱼的“飞鱼座”。)

既是真正飞向太空的火箭,为何要以鱼来命名? 这其实是源于Simon海上发射的设想。

2014年服兵役时,Simon是德光岛上的一名驾驶员。有一天晚上,他发现了海边停靠船只的楔型平台。“如果其中一个平台能被用于发射,那会是怎样的呢?”

新加坡国土面积虽小,却被大海包围,东有中国南海,西有印度洋,南有苏门答腊岛。如此强大的海上基地,不用于发射火箭实在可惜。

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(位于新加坡东北部外海的德光岛,北面即为柔佛海峡。)

不过真的实践起来,却比Simon一开始的设想难很多。

研发火箭,是一件极其烧钱的事情。要拉到投资,就要有拿得出手的模型。但是没有投资,连制作模型的第一步都无法开始。于是Simon和团队里的最初几人就靠着自己的钱从零开始。

最初的模型有了一点进展后,当时还是国大学生的Simon幸运地从国大的创业孵化器(NUS Enterprise)获得了第一笔资金支持。有了这一笔启动金,Simon创立了工作室,开始出国与潜在投资者交流。

2018年,Simon的团队在迪拜赢得了阿联穆罕默德·本·拉希德航天中心组织的一个比赛,并因此获得了前所未有的一大笔投资。

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(2021年2月,阿联发射的火星探测器进入火星轨道,展示出中东地区在航空航天业的实力。)

在这些投资的基础上,Simon组成了一个12人的团队,里面既有火箭研发经验超30年的工程师,也有毕业不满1年的大学生。

后来他也意识到,先从陆地发射再到海上发射是比较现实的路径。但是Simon并没有放弃海上发射的梦想,毕竟,剑鱼和飞鱼虽然生于海洋,南天星空才是它们真正要去的地方。

从低空到太空

ESS最初发射的低空火箭(Low Altitude Demonstrator),绕不开“低空”二字。 突破距离地面100千米的卡门线,才算真正进入太空。ESS这次发射的高度为1.2千米,甚至低于民航飞机可以达到的8千米平流层高度。这样的高度,真的能算突破吗?

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在Simon看来,低空火箭发射成功最关键的点不在高度,而在证明了概念可行。他说:“作为初创企业,你必须一步一个脚印。筹到了一定资金,积累好资源后,才能一步步发展。”

这个让Simon引以为傲的概念,就是低空火箭使用的一种新型固液混合推进剂。

火箭升空离不开推进剂提供的巨大动力。市场上常见的推进剂有三种:液体、固体和混合型。

早期的火箭一般使用液体推进剂,但是由于储存运输上的不便,后来以美苏为代表的大国开始研发固体推进剂,一度成是航天大国“绝密”的尖端科技。

固液混合推进剂相对较新,但技术也相对不成熟。目前市面上常见的推进剂使用的固体燃料以石蜡(paraffin wax)为主,但石蜡在高温下融化速度非常快,以至于还没来得及燃烧,就已经液化甚至气化了。

但是卫星入轨又需要精确控制固体燃料的退移速率(regression rate),如果燃料失控融化,退移速率就会不可靠。

ESS的创新就在于突破了控制固体燃料退移速率的难点。这种名叫 HRF-1 (Hybrid Rocket Fuel 1)的新型固体燃料,可以在迅速燃烧的同时保持坚固的结构,极大地提高了火箭发射的灵活性和安全性。

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(维珍航空旗下Virgin Galactic在太空船2号(SpaceShipTwo)太空飞机上使用的也是固液混合发动机。)

除了推进剂上的创新,ESS的另一个目标是简化发动机,降低发射器成本。“与Space X相比,我们的火箭发动机要简单得多。量化来说的话,我们正在考虑把和SpaceX尺寸相似发射器的成本降低一半。”

马斯克的一句“把我葬在火星上”让SpaceX为人熟知。Simon坦言,ESS的终极目标和SpaceX基本一致,从低空到太空,最后到火星。

从小红点到东南亚太空枢纽

自从做火箭之后,Simon曾无数次被问到这样的问题:为什么要在新加坡发展航空航天?为什么要投资太空技术?

在他看来,这些问题的答案跟新加坡为什么要建樟宜机场、为什么要建植物园、为什么要建任何东西几乎一样——因为这样的技术能力就是一种潜力,具有强大的商业化驱动力。简单点说就是,做得好了就有很多钱。

“在海运、空运、石油和天然气之后,新加成为一个航天技术的中心,就是符合逻辑的下一步。” 因此在许多采访中,Simon都提到,要让新加坡成为东南亚的太空枢纽。

他的说法并非毫无根据。 除了前面提到的海上发射优势,新加坡濒临赤道,可以做到0°倾角垂直发射,最大限度地利用地球自转速度,节省推进剂,提高运载能力。目前许多国家努力投建海上发射平台,正是为了尽可能地到低纬度地区完成发射。

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(2020年9月,长征11号火箭在黄海海域发射成功,验证了海上发射的可靠性。)

新加坡还有非常强大的供应链和专业知识。虽然火箭发射听上去新鲜,但是电子、结构、制造等多个领域的成熟技术结合起来,就能够生产出优秀的运载火箭。

近些年来,也有越来越多的政府部门为太空项目提供支持。李显龙总理在ESS的首只低空火箭发射成功后发来祝贺,就是来自官方的积极信号。

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(“恭喜你们成功发射!感谢与我分享ESS的新闻。很高兴听到你的创业进展,我也期待着将来听到更多令人振奋的发展。”)

新加坡最接近航天局的机构——教育部旗下的太空技术产业办公室(Office for Space Technologies and Industry,新加坡眼译)也曾给予ESS大力支持。

事实上,新加坡远不止ESS一家公司在航空航天领域发力。由南洋理工大学孵化的Spasee Technology就是商用卫星领域的代表。

从地面到太空,新加坡这股自发的民间航天力量早已覆蓋太空领域的方方面面,形成了一个完整的生态系统。

从《阿波罗13号》到“新太空”

就像很多有宇航梦的人一样,Simon的航天启蒙也来自于一部电影。

5岁那年,他第一次在电视上看到了《阿波罗13号》,那是一部讲述一次失败登月计划的历史纪录片。火箭发射时产生的能量给他留下了深刻印象,要发射火箭的梦想就此种下。

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(阿波罗13号在发生爆炸时向休斯顿指挥中心回报了一句“Houston, we have a problem”,这句话后来不断被星际探索类电影使用。)

15岁时,Simon跟着父母移民新加坡,并考入新加坡国立大学。因为高中学的是文科,无法进入工程专业,只能选了项目和设施管理。但这也给了他很多时间阅读真正感兴趣的火箭类书籍,并朝着创立一家火箭发射公司的目标推进。

接受《新加坡眼》采访时,Simon向我们提到了“新太空(New Space)”的概念。传统的太空工业大多是极为烧钱的国家事业,而“新太空”则是要用新颖且不太贵的技术来开发不同太空系统中的太空飞行器。

“新太空”的出现,可以大大降低太空工业的门槛,让小国、小公司可以加入到这场21世纪的“太空竞赛”。较早发力小国,比如以色列和卢森堡,就已经有不错的表现。

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(以色列月球探测器发回的和地球的自拍。)

“新太空”也会让商业航空成为常态。实际上,目前全球的太空工业中,已有70%是商业性质的。未来,这个比例还将进一步提高。

以前由美国传统军工企业控制的火箭发射成本为4亿美元一发,SpaceX把成本降到了6000万美元一发,ESS要做的就是把成本继续往下降,争取做到100万美元就能发射低空轨道小型卫星。

对于Simon来说,这是小国发展航空航天业的巨大机会,“如果我们不抓住,那真是太愚蠢了。”

参考文献:

https://www.equatorialspace.com/the-volans

http://www.stdaily.com/cxzg80/rdjj25/2016-12/08/content_482153.shtml

http://www.cmse.gov.cn/kpjy/htzs/ttsj/202005/t20200503_46358.html

http://www.xinhuanet.com/science/2019-05/06/c_138048224.htm

http://www.xinhuanet.com/science/2018-03/16/c_137041290.htm

https://world.huanqiu.com/article/3ztqfJ70x3f

https://mp.weixin.qq.com/s/YMn39YYD9UjygtvEuzrqrg

https://www.space.com/israel-moon-lander-earth-selfie.html

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