神州十二號升空,小紅點的宇航夢走到了哪一步

2021年06月20日   •   2萬次閱讀

神舟十二號升空,讓航空航天再度成為刷爆大眾眼球的熱詞。

只不過一般印象中,航空航天好像都是大國的專利,小國不論是資金還是技術都無力與大國匹敵,尤其是小紅點新加坡。

2020年聖誕節前夕,一隻低空火箭的發射,讓很多人第一次注意到了新加坡的航空航天業。更讓人意外的是,這次發射並非由官方主導,而是來自一股起步算不上早,卻來勢洶洶的民間力量。

準確地說,是一個成立不過4年,CEO大學畢業不滿2年,還處於初創階段的神秘小公司。

足夠激起我們的好奇。這是一個怎樣的公司?又是怎樣在不被看好的大環境下堅持下來的?新加坡航空航天業真的有前景嗎?

帶著一大堆問題,採訪了發射新加坡首隻低空火箭的赤道太空系統公司(Equatorial Space Systems,簡稱ESS)CEO——Simon Gwozdz。

(Simon接受《新加坡眼》採訪圖。)

海洋到星空

許多火箭都愛以鳥的名字命名,不過ESS的火箭,卻用了魚的名字。 低空火箭發射成功後,ESS下個研發階段的另外兩種火箭——Dorado和Volans,分別代表了形似劍魚和飛魚的兩個星座。

Dorado是一種亞軌道火箭,有著更大的尺寸和更強的推力,可以進入100千米以上的近太空。而Volans是真正的運載火箭,可以將小型衛星送入低地球軌道。

(形似飛魚的「飛魚座」。)

既是真正飛向太空的火箭,為何要以魚來命名? 這其實是源於Simon海上發射的設想。

2014年服兵役時,Simon是德光島上的一名駕駛員。有一天晚上,他發現了海邊停靠船隻的楔型平台。「如果其中一個平台能被用於發射,那會是怎樣的呢?」

新加坡國土面積雖小,卻被大海包圍,東有中國南海,西有印度洋,南有蘇門答臘島。如此強大的海上基地,不用於發射火箭實在可惜。

(位於新加坡東北部外海的德光島,北面即為柔佛海峽。)

不過真的實踐起來,卻比Simon一開始的設想難很多。

研發火箭,是一件極其燒錢的事情。要拉到投資,就要有拿得出手的模型。但是沒有投資,連製作模型的第一步都無法開始。於是Simon和團隊里的最初幾人就靠著自己的錢從零開始。

最初的模型有了一點進展後,當時還是國大學生的Simon幸運地從國大的創業孵化器(NUS Enterprise)獲得了第一筆資金支持。有了這一筆啟動金,Simon創立了工作室,開始出國與潛在投資者交流。

2018年,Simon的團隊在杜拜贏得了阿聯穆罕默德·本·拉希德航天中心組織的一個比賽,並因此獲得了前所未有的一大筆投資。

(2021年2月,阿聯發射的火星探測器進入火星軌道,展示出中東地區在航空航天業的實力。)

在這些投資的基礎上,Simon組成了一個12人的團隊,裡面既有火箭研發經驗超30年的工程師,也有畢業不滿1年的大學生。

後來他也意識到,先從陸地發射再到海上發射是比較現實的路徑。但是Simon並沒有放棄海上發射的夢想,畢竟,劍魚和飛魚雖然生於海洋,南天星空才是它們真正要去的地方。

從低空到太空

ESS最初發射的低空火箭(Low Altitude Demonstrator),繞不開「低空」二字。 突破距離地面100千米的卡門線,才算真正進入太空。ESS這次發射的高度為1.2千米,甚至低於民航飛機可以達到的8千米平流層高度。這樣的高度,真的能算突破嗎?

在Simon看來,低空火箭發射成功最關鍵的點不在高度,而在證明了概念可行。他說:「作為初創企業,你必須一步一個腳印。籌到了一定資金,積累好資源後,才能一步步發展。」

這個讓Simon引以為傲的概念,就是低空火箭使用的一種新型固液混合推進劑。

火箭升空離不開推進劑提供的巨大動力。市場上常見的推進劑有三種:液體、固體和混合型。

早期的火箭一般使用液體推進劑,但是由於儲存運輸上的不便,後來以美蘇為代表的大國開始研發固體推進劑,一度成是航天大國「絕密」的尖端科技。

固液混合推進劑相對較新,但技術也相對不成熟。目前市面上常見的推進劑使用的固體燃料以石蠟(paraffin wax)為主,但石蠟在高溫下融化速度非常快,以至於還沒來得及燃燒,就已經液化甚至氣化了。

但是衛星入軌又需要精確控制固體燃料的退移速率(regression rate),如果燃料失控融化,退移速率就會不可靠。

ESS的創新就在於突破了控制固體燃料退移速率的難點。這種名叫 HRF-1 (Hybrid Rocket Fuel 1)的新型固體燃料,可以在迅速燃燒的同時保持堅固的結構,極大地提高了火箭發射的靈活性和安全性。

(維珍航空旗下Virgin Galactic在太空船2號(SpaceShipTwo)太空飛機上使用的也是固液混合發動機。)

除了推進劑上的創新,ESS的另一個目標是簡化發動機,降低發射器成本。「與Space X相比,我們的火箭發動機要簡單得多。量化來說的話,我們正在考慮把和SpaceX尺寸相似發射器的成本降低一半。」

馬斯克的一句「把我葬在火星上」讓SpaceX為人熟知。Simon坦言,ESS的終極目標和SpaceX基本一致,從低空到太空,最後到火星。

從小紅點到東南亞太空樞紐

自從做火箭之後,Simon曾無數次被問到這樣的問題:為什麼要在新加坡發展航空航天?為什麼要投資太空技術?

在他看來,這些問題的答案跟新加坡為什麼要建樟宜機場、為什麼要建植物園、為什麼要建任何東西幾乎一樣——因為這樣的技術能力就是一種潛力,具有強大的商業化驅動力。簡單點說就是,做得好了就有很多錢。

「在海運、空運、石油和天然氣之後,新加成為一個航天技術的中心,就是符合邏輯的下一步。」 因此在許多採訪中,Simon都提到,要讓新加坡成為東南亞的太空樞紐。

他的說法並非毫無根據。 除了前面提到的海上發射優勢,新加坡瀕臨赤道,可以做到0°傾角垂直發射,最大限度地利用地球自轉速度,節省推進劑,提高運載能力。目前許多國家努力投建海上發射平台,正是為了儘可能地到低緯度地區完成發射。

(2020年9月,長征11號火箭在黃海海域發射成功,驗證了海上發射的可靠性。)

新加坡還有非常強大的供應鏈和專業知識。雖然火箭發射聽上去新鮮,但是電子、結構、製造等多個領域的成熟技術結合起來,就能夠生產出優秀的運載火箭。

近些年來,也有越來越多的政府部門為太空項目提供支持。李顯龍總理在ESS的首隻低空火箭發射成功後發來祝賀,就是來自官方的積極信號。

(「恭喜你們成功發射!感謝與我分享ESS的新聞。很高興聽到你的創業進展,我也期待著將來聽到更多令人振奮的發展。」)

新加坡最接近航天局的機構——教育部旗下的太空技術產業辦公室(Office for Space Technologies and Industry,新加坡眼譯)也曾給予ESS大力支持。

事實上,新加坡遠不止ESS一家公司在航空航天領域發力。由南洋理工大學孵化的Spasee Technology就是商用衛星領域的代表。

從地面到太空,新加坡這股自發的民間航天力量早已覆蓋太空領域的方方面面,形成了一個完整的生態系統。

從《阿波羅13號》到「新太空」

就像很多有宇航夢的人一樣,Simon的航天啟蒙也來自於一部電影。

5歲那年,他第一次在電視上看到了《阿波羅13號》,那是一部講述一次失敗登月計劃的歷史紀錄片。火箭發射時產生的能量給他留下了深刻印象,要發射火箭的夢想就此種下。

(阿波羅13號在發生爆炸時向休斯頓指揮中心回報了一句「Houston, we have a problem」,這句話後來不斷被星際探索類電影使用。)

15歲時,Simon跟著父母移民新加坡,並考入新加坡國立大學。因為高中學的是文科,無法進入工程專業,只能選了項目和設施管理。但這也給了他很多時間閱讀真正感興趣的火箭類書籍,並朝著創立一家火箭發射公司的目標推進。

接受《新加坡眼》採訪時,Simon向我們提到了「新太空(New Space)」的概念。傳統的太空工業大多是極為燒錢的國家事業,而「新太空」則是要用新穎且不太貴的技術來開發不同太空系統中的太空飛行器。

「新太空」的出現,可以大大降低太空工業的門檻,讓小國、小公司可以加入到這場21世紀的「太空競賽」。較早發力小國,比如以色列和盧森堡,就已經有不錯的表現。

(以色列月球探測器發回的和地球的自拍。)

「新太空」也會讓商業航空成為常態。實際上,目前全球的太空工業中,已有70%是商業性質的。未來,這個比例還將進一步提高。

以前由美國傳統軍工企業控制的火箭發射成本為4億美元一發,SpaceX把成本降到了6000萬美元一發,ESS要做的就是把成本繼續往下降,爭取做到100萬美元就能發射低空軌道小型衛星。

對於Simon來說,這是小國發展航空航天業的巨大機會,「如果我們不抓住,那真是太愚蠢了。」

參考文獻:

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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