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太空部队和美国联邦航空局与海军谈判空域使用,以最大限度地扩大发射窗口

 星星啊月亮呀 2022-05-08 发布于北京

佛罗里达州的太空海岸比以往任何时候都更繁忙,但还有更多空间

SpaceX Falcon 9 火箭于 11 月 13 日从佛罗里达州卡纳维拉尔角太空部队站的 40 号航天发射场发射了 53 颗 Starlink 卫星。图片来源:美国太空部队

东部靶场指挥官准将。斯蒂芬·珀迪将军:“我们已准备好迎接活动的巨大飞跃”

过去一年,全球有 135 次成功的轨道发射,超过了自 1967 年以来的记录。虽然中国以 53 比 48 击败美国,但佛罗里达州的太空海岸创造了自己的一年发射记录。

2021 年,有 31 枚火箭从卡纳维拉尔角太空部队站和 NASA 邻近的肯尼迪航天中心进入轨道——比 SpaceX 和联合发射联盟于 2020 年从东部靶场发射的总和还要多一枚,打破佛罗里达州在 29 次成功轨道发射中的个人最好成绩1966 年。

作为美国最繁忙的太空发射场,卡纳维拉尔角和肯尼迪延长了他们连续五年成为世界上最繁忙的商业、民用和军用发射场的连续五年。

太空部队双桅船。Space Launch Delta 45 的指挥官斯蒂芬·珀迪将军预计,2022 年东部靶场的发射速度将明显加快,日历上将进行多达 66 次轨道发射。

Purdy 说,SpaceX 于 2021 年发射了佛罗里达州 31 次轨道任务中的 28 次,准备再创纪录的卫星发射和载人航天任务年。尽管 SpaceX 尚未发布今年的发射预测,但 NASA 航空航天安全咨询小组的一名成员在 1 月 27 日的一次会议上表示,该公司计划在 2022 年进行 52 次发射——其中大部分将从佛罗里达发射。

太空海岸预计的 2022 年发射总数还包括联合发射联盟的几项计划发射,包括其 Vulcan Centaur 火箭的首次亮相、美国宇航局太空发射系统重型火箭的首次飞行,以及来自美国的新小型卫星发射器的未指定数量的任务。Astra 和 Relativity Space 计划在佛罗里达州首次亮相。

“我们会看看他们是否遵守时间表,”珀迪谈到小型发射器时说。“但我们已经为活动的巨大飞跃做好了准备,”他告诉SpaceNews。“对于东部山脉来说,这是一个迷人的未来。”

Purdy 于 2021 年 1 月在佛罗里达州帕特里克太空部队基地担任美国太空部队太空发射 Delta 45 的指挥。太空发射 Delta 45 在隶属于空军时被称为第 45 太空联队,负责管理东部靶场的发射行动,其中包括卡纳维拉尔角和肯尼迪。

新的商业空间时代

一些新的运载火箭正处于不同的准备阶段,准备在来年从卡纳维拉尔角和肯尼迪开始飞行,包括美国宇航局的太空发射系统月球火箭、ULA 的火神半人马和蓝色起源的新格伦。“当然还有星际飞船,”珀迪说。埃隆马斯克去年 12 月宣布,SpaceX 已开始在佛罗里达州为其巨大的星际飞船火箭建造一个发射台。

其他新来者包括成立五年的初创公司 Astra Space,该公司已于 2 月 10 日从阿拉斯加的太平洋太空港综合大楼发射,并于 2 月 10 日从卡纳维拉尔角首次发射了 NASA 任务。该任务在火箭升空后失败舞台分离后舞台似乎失控。

联合发射联盟 Atlas 5 被运送到佛罗里达州卡纳维拉尔角太空部队站的 41 号航天发射场。火箭于 12 月 7 日发射了两颗国防部卫星。图片来源:美国太空部队

“我们为我们成功地将 Astra 带到靶场并让它们在六个月内准备好发射这一事实感到非常自豪,”珀迪说。“以前我们花了两年多的时间才加入新的发射提供商。”

珀迪说,在可预见的未来,卡纳维拉尔角的绝大多数任务将是商业或民用的,这让他感到震惊。到 2022 年,只有 3 次国家安全太空发射计划。军事发射的长期前景是一年内大约有 5 到 8 次任务,占整体发射活动的一小部分。

“尽管我们存在的理由是国家安全发射,但我们已经转向成为商业太空港,”他说。“看到这个真的很有趣。”

为了跟上需求,该系列修改了规则和程序,以帮助增加容量并适应快速发展的商业行业。

“我们告诉自己,我们必须在心理上计划每年进行 100 次发射,”珀迪说。即使这个目标在今天是不现实的,“它也可以帮助你进入那个框架和心态,了解我们可以做些什么来加快我们的流程和我们的技术。”

提高产能的小步骤

Purdy 说,现在正在实施的零碎更改将随着时间的推移而增加,以提高生产力,因此可以将更多的发布挤入日历中。

例如,根据 FAA 的新商业空间许可规则,在东部山脉三个最繁忙的发射场 39、40 和 41 号发射场,在运营期间需要疏散的工人减少了。通过改变风险分析,“我们可以安全地让更多人进入附近地区再呆几个小时,”珀迪说。这一新规则于本月早些时候首次应用,当时 SpaceX 发射了载有 105 颗小型卫星的 Transporter-3 拼车任务。

珀迪说,太空部队和美国联邦航空局最近采取的另一项行动是与海军重新谈判空域使用,以最大限度地扩大发射窗口设在卡纳维拉尔角的美国海军军械测试部队飞行飞机,并从潜艇进行三叉戟弹道导弹试射。6 个于 2021 年推出。

他说,这些都是“我们正在做的事情以增加更多的发射机会和能力”的例子。

Purdy 说,如何设计和管理发射台也可以提高生产力。

Purdy 说,卡纳维拉尔角和肯尼迪角的大多数发射供应商都租用他们的发射台供自己使用,但也可以选择从多用户发射台发射有效载荷,从而提供更大的灵活性。“我是清洁垫概念的大力支持者。”

所谓的清洁垫旨在由多个发射公司共享。Purdy 说,清洁垫提供了基本的基础设施,但发射供应商带来了飞行火箭所需的大部分支持设备。“他们从平坦的混凝土区域发射,有时他们只需要水、电力和互联网。然后他们离开,随身携带所有设备,以便其他用户立即使用该垫。”

小型火箭运营商 Relativity Space 租用了美国空军以前使用的发射台 LC-16 来发射其人族 1 号火箭。Astra 正在从 LC-46 发射它的第一个演示任务,这是一个由该州经济发展机构 Space Florida 许可的太空部队的垫子。“但我们的长期想法是将它们转移到 LC-48,这是一个由 NASA 建造的清洁垫区域,”珀迪说。

珀迪说,ABL Space Systems 计划今年晚些时候从阿拉斯加首次发射其 RS1 火箭,但也希望明年从卡纳维拉尔角发射。然而,在 1 月 19 日的一次测试事件摧毁了 RS1 上级之后,该时间表可能会推迟。ABL 在佛罗里达州的第一个任务是为亚马逊的柯伊伯计划宽带星座发射两颗原型卫星。

Purdy 说,清洁垫非常适合像 ABL 这样将地面系统装入运输集装箱以便从不同地点发射的公司。

太空部队希望看到该行业设计更多创新的发射台,以支持各种运载火箭和快速周转。“我想找到一种让每个人都赢的方法,”珀迪说。“我们如何最大限度地应用多用途发射概念,并构建一个通用的发射台设计,以允许 16 家公司发射?这就是延伸目标。”

设备挑战

国防部最近的一项监察长审计发现,加利福尼亚州范登堡太空部队基地的东部和西部靶场都面临着维护老化设备的挑战,包括仪器和遥测天线。

在 1 月 5 日发布的一份报告中,IG 表示,太空部队“面临着更大的风险,即带有过时组件的老化靶场项目可能会限制未来在东部和西部靶场的发射能力。” 但审计还发现,尽管存在这些挑战,太空部队还是成功地支持了发射。

报告称:“范围项目性能使我们在 2018 年 1 月至 2021 年 3 月期间发生的 90 次国防部、民用机构和商业太空发射中审查了 30 次发射成功。”

Purdy 对 IG 审计的看法是,“他们真的对我们所做的事情表示赞赏,”他补充道。他补充说,与过时备件相关的问题早已为人所知。“他们强调了一些我们知道的事情,我们正在监控。”

靶场使用的一些老化仪器需要支持没有自动飞行安全系统的运载火箭,该系统可以跟踪运载火箭的性能并在火箭偏离航线时自动摧毁火箭。SpaceX 多年来一直使用自动化技术,但 Purdy 表示并非每个发射器都有它。太空部队计划到 2025 年强制实施自主飞行安全系统。

Purdy 说,卡纳维拉尔角正在升级通信基础设施,因此发射提供商可以使用自己的测距仪器,而不是依赖太空部队的设备。

几年前,太空部队太空作战负责人约翰·“杰伊”·雷蒙德将军发起了一项名为“未来射程”的计划,强调使用自主系统等技术来提高发射范围的效率和运营成本。

“我真的不喜欢'未来的范围’这个词,我正在努力改变它”,因为它暗示太空部队正在展望未来 20 年,Purdy 说。他说,变化已经发生并将继续。“在过去的几年里,我们一直在不断发展,改变业务流程,改变安全分析,改变我们的技术,因此我们不断发展以变得更好、更快。”

与此同时,有关国防部支持商业发射能力的问题引起了国会的关注。

2022 年国防授权法案指示太空部队提交详细战略,以实现发射场基础设施的现代化。国会想知道需要哪些投资来更新新太空经济的发射设施,以及可能需要采取哪些立法行动来允许私营部门帮助支付这笔费用。

Purdy 表示,他目前正在起草报告的内容,报告将于 4 月初提交。他说,NDAA 条款代表了一个“真正独特的机会”,可以在全国范围内就太空发射基础设施投资和商业模式进行对话,以满足未来的需求。

需要新的商业模式

毫无疑问,太空发射设施必须赶上新的太空时代,珀迪说,并指出它们在几十年前就已用于军事用途,当时还不存在商业活动。

“这些靶场是在 1960 年代建造的,它们是在我们所拥有的只是国家安全发射的时代建造的,”他说。私人航天工业的兴起要求管理范围更像一个商业机场。

在太空部队成立之前,空军太空司令部在 2019 年提出了将靶场转变为能够更好地满足商业和民用太空发射需求的多用途国家太空港的想法。

珀迪说,这种前景仍在讨论中,但联邦支出规则是采用商业商业模式的障碍。根据法律,国防部负责运营和维护靶场,不能接受私人资金用于基础设施升级。

“我们已经让商业合作伙伴启动服务提供商来到校园并说,'嘿,我想给你钱,因为我需要将这个基础设施部分添加到我们的垫子上,'”他说。“我无法接受。由于现有规则,我不能接受发射提供商的钱来帮助他们做他们需要做的事情。”

正如现行法律规定的那样,“我们为商业发射提供商提供了过剩的容量,”珀迪解释说。这意味着太空部队和美国宇航局可以允许商业公司使用现有的发射台和机库,而该行业只需支付供应和公用事业等直接成本。

他补充说,问题在于政府必须支付的所有这些服务相关的间接费用。越来越多的商业参与者给管理和维护服务的政府工作人员带来了更大的压力。

在某些时候,政府资源将不堪重负,“因此我们将放慢速度,”珀迪说。

珀迪说,太空部队一直在与美国国家航空航天局、美国联邦航空局、发射业和华尔街投资者进行讨论,以找出前进的道路。“我们需要进行调整,以便我们可以接受来自公司的资金,如果他们想提供的话。其次,我们必须在基础设施方面采取更好的方法。”

他说,必须有一种商业模式,允许该系列的用户为基础设施和服务提供资金。但是,“我不想大幅增加商业行业的成本。我真的想最大限度地提高我们的发射能力,但我们必须更多地进入那种港务局模式,那里有额外的资金进来,这样我们就可以进行一些可以满足所有需求的基础设施改进商业供应商没有巨大的额外开销。”

这些改革最终将不得不由国会进行。“如果我们达到了能够接受商业资金的程度,那将需要立法,因为我现在不能这样做,”珀迪说。

但增长是一个很好的问题,他说。尽管东部靶场经历了拥堵和其他挑战,但它将继续成为首选地点,因为垂直太空发射的替代方案并不多。

像维珍轨道这样的空中发射公司可以从机场起飞部署小型卫星。“作为一名军事指挥官,我喜欢这种灵活性,”珀迪说。“如果你设法找到另一个发射地点,那就太好了。”

但今天的空中发射仅限于小型有效载荷。阿拉斯加的太平洋太空港综合体和美国宇航局弗吉尼亚州的瓦洛普斯飞行设施可以支持小型卫星的垂直发射。但现实情况是,珀迪说,“如果你说的是中型和重型有效载荷的垂直发射能力,实际上只有几个地方可以做到这一点:卡纳维拉尔角和范登堡。”

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