将一公斤送入太空需4000美元,研究称未来可能降至300美元

每一项重大技术都会随着规模扩大而变得更便宜。太阳能电池板在四十年间价格下降了100倍。计算机存储器的降幅甚至更快。但很少有产业能与火箭技术的轨迹相媲美:自1960年以来,将一公斤载荷送入轨道的成本已下降96%,而一项新的分析表明,这一下降趋势远未结束。

这项发表在《PNAS Nexus》上的研究,基于涵盖13个国家、330种火箭配置的4,405次发射数据集,是有史以来最全面的发射成本汇编。主要作者,欧盟委员会联合研究中心的Alessio Terzi及其同事发现,累计有效载荷质量每增加一倍,每公斤成本就会降低21.2%。

这一学习率超过了太阳能电池板,工业成本下降的基准技术。这意味着每一颗新发射的卫星不仅服务于其自身目的,也同时拉低了下一颗卫星的价格。

两次加速塑造了成本曲线

Terzi表示,成本轨迹显示出两个清晰的拐点。第一次是在冷战结束后,发射行业从政府威望项目转向商业需求。第二次更剧烈的加速直接对应于SpaceX的猎鹰9号火箭的推出以及轨道可重复使用技术的大规模应用。

如果这一趋势持续下去,研究预计到本十年末每公斤成本将降至1,600美元,到2040年约为每公斤300美元。在这一价格水平下,许多目前边缘化的应用,如小行星采矿、轨道制造、大规模空间太阳能发电,开始变得经济可行。

可能打破曲线的三个因素

作者谨慎地指出了可能阻碍或逆转这一趋势的风险。最明显的是太空碎片。如果发生级联式的凯斯勒综合征事件,一次碰撞产生碎片,进而引发更多碰撞,可能使整个轨道带变得过于危险而无法使用。在每小时27,000公里(约17,000英里)的相对速度下,即使是一小块碎片也携带着毁灭性的动能。

市场集中度是一个更微妙的威胁。Terzi指出,SpaceX目前承载了全球约四分之三的入轨有效载荷质量。一家拥有如此定价权的公司可以在不失去客户的情况下提高价格,从而减缓推动成本下降的量驱动学习效应。

地缘政治碎片化可能将成本推向同一方向。随着各国对依赖一家美国公司进入太空感到不安,它们可能会投资于独立的发射能力,这是一个合理的安全决策,但将恢复那种最初导致发射成本居高不下的低效、重复的冷战模式。

Terzi将航天产业描述为正处于结构性转折点,历史数据已不再是可靠的未来指南。然而,六十年的记录几乎未给方向留下任何疑问:太空从未如此廉价,而其底线比一代人之前任何人所预测的都要低。

婷 翻译

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