SPACE SCHOOL

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擺脫次等公民--立方衛星的專屬火箭

持續創新的科技,使得太空設備越來越輕,也縮小了尺寸。因而,立方衛星已然具備科學研究的能力,亦被用來測試新的太空技術。但隨著立方衛星的蓬勃發展,現今發射立方衛星的模式已顯過時,NASA和兩家太空公司簽訂新合約,期能更有效率的發展立方衛星。

封面圖、帶著衛星升空的Electron 火箭

  當前立方衛星的運行,為了節省成本,一般是由聯合發射聯盟(ULA)的擎天神五號(Atlas V)、SpaceX的獵鷹九號(Falcon 9)等載具,利用裝載大型衛星多餘的酬載空間發射。然而,這個模式會帶來許多不方便:

1. 大型火箭發射的事前準備較多,航期間隔較長

2. 發射日期決定權在主要衛星手上,小型衛星可能得等上數年才得以發射

3. 若是發生意外,不只主要的大型衛星,可能有百來顆衛星毀於一旦

4. 由於是次要酬載,所進入的軌道需視當次主要衛星而定,未必能發揮最佳效果


  因此,NASA給予Rocket lab以及維珍軌道公司(Virgin Orbit)各一份合約,若是首批任務發射成功,則NASA未來可以選擇再購買更多次的飛行。

  而這兩家公司降低成本的方式也各有春秋:Rocket Lab 的Electron 火箭高17公尺、直徑1.2 公尺,僅有FAlcon 9 的四分之一,設計能將150 公斤的載重送上太陽同步軌道。黑色箭體及液氧儲存槽採用碳纖維複合材料製成,如此一來能大大降低重量,又不失堅固的需求。



 圖一、當前常見的衛星載具比較圖



  「現在前往太空最大的障礙,是頻率和成本。」Racket Lab 的執行長彼得‧貝克說道。如今Racket Lab 欲將小型發射載具標準化,使其得以量產,解決發射頻率的需求。另一項關鍵科技則是3D 列印的拉塞福液態燃料引擎(Rutherford),名字來自已故紐西蘭物理學家歐尼斯特·拉塞福(Ernest Rutherford ,物理課本裡做散射實驗那一位)。整顆引擎有95%由3D 列印製成,彼得‧貝克表示:「有了3D 列印,Rocket Lab 將能在數天內生產一顆引擎,而不必像傳統製程動輒需要數月。」



圖二、2018 Q1的酬載已預訂超過60%



圖三、Rocket Lab也提供線上預訂機位的服務



  維珍軌道公司則採用完全不同的空基發射方式:火箭將裝載於該公司的波音747-400飛機(該公司稱她為Cosmic girl)下方,在大約35,000英尺處釋放,火箭這時才啟動引擎前往預定軌道。相對於地基發射的火箭,飛機的使用賦予火箭在任何時刻、任何地點發射的能力,能選擇當時最佳的位置,而不僅侷限於一處。



圖四、Cosmic girl 下方攜帶著火箭



圖五、維珍軌道公司火箭發射想像圖



  兩者所採用的皆是煤油燃料加上液氧,Rocket Lab 今年已完成成立以來頭兩次發射,共送上4顆衛星,維珍軌道則還沒有發射消息。這次的合約,也象徵著兩家公司已然引發第二次的太空競賽,商業火箭邁入新紀元。預料到未來激烈競爭,各太空公司,已成立或將成立的,正摩拳擦掌、躍躍欲試,而我們也拭目以待吧!



Reference:

[1] Rocket Lab integrates payloads for first ever NASA Venture Class Launch Services Mission

http://spaceref.com/news/viewpr.html?pid=52504

[2] Rocket Lab integrates payloads for first of NASA’s dedicated small launch contracts

http://www.spacetechasia.com/rocket-lab-integrates-payloads-for-nasas-first-dedicated-small-launch-contracts/

[3] NASA AWARDS VENTURE CLASS CONTRACTS TO ROCKET LAB, VIRGIN ORBIT

 http://www.spaceflightinsider.com/organizations/nasa/nasa-awards-venture-class-contracts-to-rocket-lab-virgin-orbit/#AAtWg5XRjMXUWxWL.99

[4] 引擎全 3D 列印的微火箭 Electron 創 3 項第一,引領太空貨運新紀元

http://technews.tw/2018/03/05/moon-express-says-first-launch-is-definitely-happening-in-2018/

[5] Rocket Plan: How 3-D Printing Is Unlocking A New Space Race

https://www.forbes.com/sites/jenniferjohnson/2018/05/16/rocket-plan-how-3-d-printing-is-unlocking-a-new-space-race/#7c19f0de66bf



封面圖、帶著衛星升空的Electron 火箭

https://www.rocketlabusa.com/gallery/

圖一、當前常見的衛星載具比較圖

https://www.economist.com/technology-quarterly/2016-25-08/space-2016

圖二、2018 Q1的酬載已預訂超過60%

https://www.rocketlabusa.com/book-my-launch/

圖三、Rocket Lab也提供線上預訂機位的服務

https://www.rocketlabusa.com/book-my-launch/

圖四、Cosmic girl 下方攜帶著火箭

https://www.slashgear.com/virgin-galactic-adds-cosmic-girl-747-400-jet-to-fleet-04416969/

圖五、維珍軌道公司火箭發射想像圖

http://money.cnn.com/2015/12/04/technology/virgin-galactic-747/index.html

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