导语：Space X 最近火的不行，那个有着高大上名字的可回收运载火箭－猎鹰九号的成功发射和回收对于航天也未来的发展走向意义非凡。但也许你并不知道，它背后还有个默默无闻的竞争者，是一家叫做Reaction Engines的公司，而它之所以名气不大主要是因为用的技术太烧钱。其实它们两个都是为了解决现有的一次性火箭过于浪费的问题而提出的有效解决方案，本文就从经济性和发展前景等方面分析了两家公司的竞争情况。
关键词：Space X Reaction Engines 可回收火箭 混合动力引擎 发射成本
把卫星、宇宙飞船，包括人发射到太空中的代价是非常高昂的，因为发射载具只用能一次。把载荷运送到目标轨道上以后，我们的火箭只有两种命运－不是在大气层中燃烧殆尽就是坠毁在海中。试想，如果横渡大西洋的飞机只经过一次飞行任务就报废掉，那一张机票该有多贵，而这正是商用航天工业的现状。火箭燃料的成本只占发射项目总开销的千分之一，而绝大部分资金都用在了那个一次性的非可回收发射载具上了。
工程师们花了足足几十年时间来解决这个问题，终于找到了两种不同的方案：美国的 SpaceX 公司开发出了可（在发射完成后）返回基地的火箭，它能利用火箭引擎进行垂直降落；而另一家英国公司－ Reaction Engines 正在兜售一款名为 Skylon的航天飞机，它采用混合式的喷气式飞机／火箭引擎作为动力系统－ SABRE engine（译注：Synergistic Air-Breathing Rocket Engine，协同式吸气火箭引擎），这种引擎能够让它驶入太空并且像飞机一样在跑道上起降。
两种方案都是很有发展潜力的，并且背后都有着强大的资金支持。但是究竟哪种方案更经济呢？而占优势的那个是不是会把另一个淘汰掉呢？利用可找到的最佳信息，和BBC Sky at Night 杂志的协助，我已经找到了这个问题的答案。
数据对比
下面的图表总结了我得出的结论，包括运送每公斤重量载荷（到达近地轨道）所花费的资金，和使用可回收载具所产生的经济效应。
这里把Skylon航天飞机与SpaceX公司的两艘火箭作了对比，分别为猎鹰九号（Falcon 9）和它将在四月进行首次发射的大哥－重型猎鹰（Falcon Heavy）。另外，成本效益（性价比）最高的一次性（非可回收）火箭也被拿来作为对照组。
从图表中可看出（注意这里有两个不同的x轴），Skylon航空飞机的资金花费要高昂得多，并且需要很多次回收利用才能使其发射费用降低到可回收火箭的水平上。即便是Skylon能够多次回收使用，猎鹰火箭依然占据低成本优势。考虑到这一点，欧洲太空总署还在继续跟进他们贵得离谱的Ariane 6发射任务也是让人奇怪的。
即使发射费用能得到大幅降低，Skylon降低总成本的必要条件是发射服务市场的大幅扩展，而这能否实现却是值得怀疑的。毕竟去年全世界发射火箭的总数目只有92次。
甚至相比于仅部分可回收的猎鹰火箭（更别说整体可回收的了），Skylon也是没有竞争优势的。以下是几点原因：
? Skylon的成本高达猎鹰九号的30倍，同时又是重型猎鹰的20倍。虽然据推测它的可靠性更高（对此我依然存疑），但成本上如此巨大的差异会显著影响保险费用，而这又会导致运营成本的进一步增加。
? 由于采用了相当烧钱又奇特的喷气机－火箭混合推进剂，Skylon补给一次燃料的花销是猎鹰九号的六倍之多，也是重型猎鹰补给费用的两倍。
? 它起飞时需要利用5千米长的跑道，而猎鹰九号只需要一块大型直升机停机坪大小的区域就可以起飞。这极大的增加了操作和维护费用，不过当Skylon获得商用机场使用权限后这方面的花费会有所下降。
Reaction Engines公司最近与BAE Systems开展了合作。但Skylon绝大部分还只是纸上谈兵的构想，也只赢得了一百来个支持者的青睐。在它真正进行试飞之前还需要经过至少十年的研发和测试，还有将近14亿英镑的投资。
而再回头看看竞争的另一方，SpaceX已然成为一家拥有四千多名员工且市值达80亿英镑的公司，目前已经开始盈利。也许过不了几年，它就可以正式启动第一阶段的可回收猎鹰火箭项目了。最近的测试表明，它近乎完美地实现了高难度的全自动火箭降落。一旦成功，他们就会对载具进行拆解和研究，以进一步优化设计，增强可靠性且再度降低成本。
被政治搅浑的水
1996年，一架中国长征3B火箭在发射时坠毁，而美国怀疑中国当局窃取了美国的加密技术并附设在其火箭载荷——一颗国际通讯卫星上。随之而来的政治风波引发了美国对于卫星和其他航天技术相关立法案的大规模严厉整改。
这件事的后果就是，SpaceX一方面很难吸引到非美国籍的客户，而且也鲜有机会与外国政府开展合作－后者占据了全球火箭发射市场的三分之二。而这却给英国的Skylon创造了巨大的竞争优势，因为它并没未受到这方面的限制。事实上，在非美国市场中，Skylon根本就没有任何竞争对手。不过，解除上述法律限制的动议已经在酝酿之中了，只有时间才能印证这些（相关法律和政策的）调整能否惠及到像SpaceX这样的商业机构。
如果只是为了解决非重复使用火箭的问题，似乎Reaction Engines公司的方案已经落后了十年，因为SpaceX就快把它搞定了。然而不可忽视的是，SABRE引擎是一个非凡的技术飞跃，它在民用航空领域其实大有用武之地，很有可能成为未来极超音速客机和大型运输机发展的技术基础。
作者： Ashley Dove-Jay是英国布里斯托尔大学，航空航天工程博士研究员
本文仅代表作者观点，不代表《科学美国人》
（翻译：乔虹 审校：傅斓 ）
原文链接[科学美国人博客]：https://theconversation.com/spaceplanes-vs-reusable-rockets-which-will-win-51938
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