埃隆·马斯克并不是唯一一个对重复使用其火箭发射系统感兴趣的人。现在,与SpaceX一起赢得NASA商业载人航天合同的波音公司,刚刚成功申请了可重复使用的发射系统专利,用于将卫星送入近地轨道。这项专利似乎是该公司与DARPA的合作的结果(更新:波音已澄清这是一个不同的计划),DARPA曾委托波音公司开发一种新颖的空中卫星发射载具。
该专利涉及一种第一级超音速飞机,以及一种携带卫星火箭的第二级高超音速飞机。正如你在上图所示,第一级飞行器实际上会将机头顶入第二级飞行器的尾部;然后,组合飞行器会被安装到运载飞机上,例如波音B-52同温层堡垒或Scaled Composites White Knight。基本上,它的工作原理是这样的:
为了将卫星送入轨道,运载飞机从起飞地点起飞,所有重要的硬件都搭载在飞机上。一旦达到一个尚未公布的高度L1,被称为“发射载具”的超音速-高超音速飞行器组合体就会被释放,运载飞机返回着陆点。这时,超音速飞行器启动,给高超音速飞行器一个“大大的撞击”,使其达到第二个高度L2。在那里,超音速飞行器分离,并自动返回着陆点。
然后轮到高超音速飞行器了。飞机启动,飞到一个第三个高度L3,在那里它释放出它的小型火箭。当高超音速飞行器自动返回着陆点时,火箭将卫星送往近地轨道。请观看Patent Yogi提供的过程动画。
这是一个需要大量硬件的复杂过程,但这里的关键词是“可重复使用”。根据专利,发射过程中涉及的每一个部件都会在之后被回收。甚至携带卫星进入太空的火箭,也可能根据其设计而被回收。目前,如果你想将卫星送入轨道,需要使用一次性的多级火箭发射系统,这意味着火箭的大部分部件在发射后都会丢失或被摧毁。有了这个系统,波音公司希望回收用于将卫星送入轨道的每一个设备。
其结果是变量增多,但成本却大大降低。由于波音公司不必为每次发射重建新的火箭,公司(和DARPA)认为新系统可以将卫星送入太空的成本降低66%。根据你的卫星大小及其携带的载荷,目前将其送入轨道需要花费5000万至4亿美元(这还不包括维持其在轨的经常性费用)。如果这个系统成功,发射一颗卫星可能会变得非常便宜,从而使公司能够在我们上空的太空建立更完善的卫星基础设施。