(转载) SpaceX可回收火箭技术与成本分析

g
goodforasian
楼主 (未名空间)


文章很长,具体的可以看链接。
https://mp.weixin.qq.com/s/2XZJzJb7YtnPgBwV9YwMkg

摘录成本估计的部分如下:

第1次发射,全新的火箭。第一级的成本为3534.2万美元,第二级的成本为812.4万美元,给测控的弟兄们1242万美元,利润为621万美元。

第1次发射报价:6209.6万美元。

第2次发射,检修费用295万美元,第一级成本为1767.1万美元,第二级的成本为812.4
万美元,给测控1242万美元。成本为4116.5万美元,利润为457.4万美元(成本的九分
之一)。

第2次发射报价:4573.9万美元。(是首次报价的73.3%)

第3次发射,检修费用295万美元,第一级成本为1178.1万美元,第二级的成本为812.4
万美元,给测控1242万美元。成本为3527.5万美元,利润为391.9万美元(成本的九分
之一)。

第3次发射报价:3919.4万美元。(是首次报价的63.1%)

基本上,第2次就7折了,第3次6折,那么,第4次会是5折(半价)么?咱们继续算算看:

第4次发射,检修费用295万美元,第一级成本为883.6万美元,第二级的成本为812.4万美元,给测控1242万美元。成本为3233.0万美元,利润为359.2万美元(成本的九分之
一)。

第4次发射报价:3592.2万美元。(是首次报价的57.8%)

嗯,还算不上半价。咱们接着发射。

第5次发射,检修费用295万美元,第一级成本为706.8万美元,第二级的成本为812.4万美元,给测控1242万美元。成本为3056.2万美元,利润为339.6万美元(成本的九分之
一)。

第5次发射报价:3395.8万美元。(是首次报价的54.7%)

嗯,第5次发射依然难以称得上是半价。接着来。

第6次发射,检修费用295万美元,第一级成本为589.0万美元,第二级的成本为812.4万美元,给测控1242万美元。成本为2938.4万美元,利润为326.5万美元(成本的九分之
一)。

第6次发射报价:3265.9万美元。(是首次报价的52.6%)

6次发射了,依然没能降到半价。

第7次发射,检修费用295万美元,第一级成本为504.9万美元,第二级的成本为812.4万美元,给测控1242万美元。成本为2854.3万美元,利润为317.1万美元(成本的九分之
一)。

第7次发射报价:3171.4万美元。(是首次报价的51.1%)

第8次发射,检修费用295万美元,第一级成本为441.8万美元,第二级的成本为812.4万美元,给测控1242万美元。成本为2791.2万美元,利润为310.1万美元(成本的九分之
一)。

第8次发射报价:3101.3万美元。(是首次报价的49.9%)

哈!第8次发射,终于能够将单次发射的报价打半价了!但是,还别着急离开,继续算
下去,看看会怎样。

第9次发射,检修费用295万美元,第一级成本为392.7万美元,第二级的成本为812.4万美元,给测控1242万美元。成本为2742.1万美元,利润为304.7万美元(成本的九分之
一)。

第9次发射报价:3046.8万美元。(是首次报价的49.1%)

第10次发射,检修费用295万美元,第一级成本为353.4万美元,第二级的成本为812.4
万美元,给测控1242万美元。成本为2702.8万美元,利润为300.3万美元(成本的九分
之一)。

第10次发射报价:3003.1万美元。(是首次报价的48.4%)

第11次发射,检修费用295万美元,第一级成本为321.3万美元,第二级的成本为812.4
万美元,给测控1242万美元。成本为2670.7万美元,利润为296.7万美元(成本的九分
之一)。

第11次发射报价:2967.4万美元。(是首次报价的47.8%)

第12次发射,检修费用295万美元,第一级成本为294.5万美元,第二级的成本为812.4
万美元,给测控1242万美元。成本为2643.9万美元,利润为293.8万美元(成本的九分
之一)。

第12次发射报价:2937.8万美元。(是首次报价的47.3%)

第13次发射,检修费用295万美元,第一级成本为271.9万美元,第二级的成本为812.4
万美元,给测控1242万美元。成本为2621.3万美元,利润为291.3万美元(成本的九分
之一)。

第13次发射报价:2912.5万美元。(是首次报价的46.9%)

第14次发射,检修费用295万美元,第一级成本为252.4万美元,第二级的成本为812.4
万美元,给测控1242万美元。成本为2601.8万美元,利润为289.1万美元(成本的九分
之一)。

第14次发射报价:2890.9万美元。(是首次报价的46.5%)

报价这样就是实在降不下去了。

其根本原因在于:对于第一级火箭的维护保养成本已经高于第一级火箭的残余价值,早该将这枚火箭送入博物馆了。

按照这样计算,再考虑折旧和可靠性的风险,实际上,这枚猎鹰9号可回收火箭在第10
次发射之后就应该早早退役了。(维护保养的费用已经和第一级火箭的残余价值比较接近了。)

小火箭计算后的结论就是:

如果SpaceX公司能够把对第一级火箭的检测维修成本控制在295万美元以内的话,同一
枚火箭的第8次发射的报价将会是一次性火箭的一半。如果平均每一枚火箭能够发射3次的话,报价可以变为原报价的63.1%。

edn

哪来的数据

【在 goodforasian(政庇代言人)的大作中提到:】

:文章很长,具体的可以看链接。

g
goodforasian

这个是业内专业人士自己估计的,有一些假设前提,不知道准确度多少。不过不算离谱。
g
goodforasian

链接文章里面有作者的信息,应该是航天专业的博士,邢强。
S
StockFuture

他的假设有个前提就是材料和技术都停滞于目前的水平不再有任何提高。

【 在 goodforasian (政庇代言人) 的大作中提到: 】
: 链接文章里面有作者的信息,应该是航天专业的博士,邢强。

j
jdfl

爆炸一次赔一次, 利润全没了, 还得亏。

【 在 goodforasian (政庇代言人) 的大作中提到: 】
: 文章很长,具体的可以看链接。
: https://mp.weixin.qq.com/s/2XZJzJb7YtnPgBwV9YwMkg
: 摘录成本估计的部分如下:
: 第1次发射,全新的火箭。第一级的成本为3534.2万美元,第二级的成本为812.4万美元
: ,给测控的弟兄们1242万美元,利润为621万美元。
: 第1次发射报价:6209.6万美元。
: 第2次发射,检修费用295万美元,第一级成本为1767.1万美元,第二级的成本为812.
4
: 万美元,给测控1242万美元。成本为4116.5万美元,利润为457.4万美元(成本的九分
: 之一)。
: 第2次发射报价:4573.9万美元。(是首次报价的73.3%)
: ...................

z
ziganwu

295万的检修费用是均摊之后的数吗?不然的话,检修费用应该随着重用次数的增加而
增加的吧
g
goodforasian

目前都是估计,他也不是spacex的,所以只能做个参考。
g
goodforasian

目前的估计只能做的这样,而且他也没有spacex内部的数据。

但是有一点是比较明确的,就是除了一级火箭以为,还有相当部分的固定开销,所以成本的削减程度可能没有原来想象的那么高。

【 在 StockFuture (Option) 的大作中提到: 】
: 他的假设有个前提就是材料和技术都停滞于目前的水平不再有任何提高。

g
goodforasian

spacex的技术的确有其先进性,这点大家不应该否认。

不过他也的确是站在NASA的肩膀上的,加上马斯克的个人光环,引起轰动不奇怪。但是也不宜过分拔高。

不可否认中国在航天领域和美国差距还很大,但是这个差距还是在缩小中的。没必要妄自菲薄,但更没有资格骄傲自满。
lsunspot

发动机能用14次?
g
goodforasian

哈哈,都是假设,每次都要清理的,算在成本里面了。根据计算,超过8次,复用就没
有什么吸引力了。

不过只要达到3次,就能把成本降到6成多,还是挺厉害的。

【 在 lsunspot (小手) 的大作中提到: 】
: 发动机能用14次?

i
island

为什么

"对于第一级火箭的维护保养成本已经高于第一级火箭的残余价值,早
该将这枚火箭送入博物馆了。"


只能说在多次使用之后,一级火箭的成本基本就是其维护保养成本,但只要还能用,为什么不用呢? 总成本不能一直下降我同意。

【 在 goodforasian (政庇代言人) 的大作中提到: 】
: 文章很长,具体的可以看链接。
: https://mp.weixin.qq.com/s/2XZJzJb7YtnPgBwV9YwMkg
: 摘录成本估计的部分如下:
: 第1次发射,全新的火箭。第一级的成本为3534.2万美元,第二级的成本为812.4万美元
: ,给测控的弟兄们1242万美元,利润为621万美元。
: 第1次发射报价:6209.6万美元。
: 第2次发射,检修费用295万美元,第一级成本为1767.1万美元,第二级的成本为812.
4
: 万美元,给测控1242万美元。成本为4116.5万美元,利润为457.4万美元(成本的九分
: 之一)。
: 第2次发射报价:4573.9万美元。(是首次报价的73.3%)
: ...................

g
goodforasian

据我理解,他的意思是维护成本已经超过火箭本身剩余的成本了,不值得再去花这个维护的成本了。

另外对成本的降低也没有进一步的作用了。不过相对于新的火箭,还是有成本上的优势的。

我自己的估计,多次使用到后面的可靠性也应该会下降。这一点他没有考虑进去。

【 在 island (不乐) 的大作中提到: 】
: 为什么
: "对于第一级火箭的维护保养成本已经高于第一级火箭的残余价值,早
: 该将这枚火箭送入博物馆了。"
: ?
: 只能说在多次使用之后,一级火箭的成本基本就是其维护保养成本,但只要还能用,为
: 什么不用呢? 总成本不能一直下降我同意。
: 4

g
goodforasian

大家谁有spacex使用复用火箭发射的报价信息?如果有的话可以结合这个估计参考一下,就知道这个计算是不是靠谱了。或者说也可以反推一下这个里面的具体参数大概应该是什么样的。
g
goodforasian

还有一点需要说明的是,这个回收本身也不是完全free的,首先你的火箭需要一些额外的设计和设备, 另外你要牺牲一部分运力。

根据小火箭的估计,在海上回收需要牺牲16%的运力,在陆地上回收需要牺牲30%+的运
力。

不过这些部分应该对这里的成本计算影响不大,所以没有包括在内。
m
mithjd


nm,成本价,三级重复利用,维修花钱,第二次还有成本,成本折扣不完,八次发射的成本价加起来多少钱?

m
minyeon

测控的人可以用自己的吧

租借zf设备和数据

【 在 goodforasian (政庇代言人) 的大作中提到: 】
: 文章很长,具体的可以看链接。
: https://mp.weixin.qq.com/s/2XZJzJb7YtnPgBwV9YwMkg
: 摘录成本估计的部分如下:
: 第1次发射,全新的火箭。第一级的成本为3534.2万美元,第二级的成本为812.4万美元
: ,给测控的弟兄们1242万美元,利润为621万美元。
: 第1次发射报价:6209.6万美元。
: 第2次发射,检修费用295万美元,第一级成本为1767.1万美元,第二级的成本为812.
4
: 万美元,给测控1242万美元。成本为4116.5万美元,利润为457.4万美元(成本的九分
: 之一)。
: 第2次发射报价:4573.9万美元。(是首次报价的73.3%)
: ...................

g
goodforasian

这是一个老美的估计,计算模式不同,他直接假设复用15次,利润假设为40%。

【 在 goodforasian (政庇代言人) 的大作中提到: 】
: 还有一点需要说明的是,这个回收本身也不是完全free的,首先你的火箭需要一些额外
: 的设计和设备, 另外你要牺牲一部分运力。
: 根据小火箭的估计,在海上回收需要牺牲16%的运力,在陆地上回收需要牺牲30%+的运
: 力。
: 不过这些部分应该对这里的成本计算影响不大,所以没有包括在内。

a
aaddoo

金属材料在经历热胀冷缩各和应力变化后可能会疲劳。因此有使用寿命。

当然,SPACEX希望造出民航飞机发动机那样耐用的发动机,但现实中由于市场有限,研发费用有局限,因此更像战斗机的发动机,无法做到非常长的寿命,或者说做到长寿命的成本收益比不合算。

【 在 island(不乐) 的大作中提到: 】

: 为什么

: "对于第一级火箭的维护保养成本已经高于第一级火箭的残余价值,早

: 该将这枚火箭送入博物馆了。"

: ?

: 只能说在多次使用之后,一级火箭的成本基本就是其维护保养成本,但只要还能用,为

: 什么不用呢? 总成本不能一直下降我同意。

: 4

a
anisole

这个计算没加上保险费用。回收火箭的保险费用会非常贵。
g
goodforasian

按照这个老美的计算,复用15次,发射价格是4800万,只节省21%。

【 在 goodforasian (政庇代言人) 的大作中提到: 】
: 这是一个老美的估计,计算模式不同,他直接假设复用15次,利润假设为40%。

i
island

我觉得SpaceX最大的启示在于证明了(1)一级是可以回收后重复使用的,(2)发射成本是可以下降的。

上面各楼的讨论都有一些假设,而正是这些假设构成了进步的空间:
(1)测控成本为什么那么高?如果有商业测控服务,能否更便宜?
(2)随着材料性能和设计的进一步提高,回收检测成本能否进一步下降?有些部件可
不可以有小检和大检之分?毕竟很多上面级可以多次启动,中间也没有检测。

我相信这些商业航天公司也都在考虑这些问题,所以我们最好也用动态的眼光来看它们。

【 在 goodforasian (政庇代言人) 的大作中提到: 】
: 按照这个老美的计算,复用15次,发射价格是4800万,只节省21%。

g
goodforasian

基本同意,那个老美的估计没有包括测控的成本和维护成本。

不过这些估计也说明成本的下降没有大家原来想象的那么大,什么能降到原来1/10甚至1/100之类的。

我奇怪的是没有搜到任何复用火箭的发射费用信息。。。只有一条很早的消息说某公司(SES?)愿意使用复用火箭,前提是发射费用减半。

【 在 island (不乐) 的大作中提到: 】
: 我觉得SpaceX最大的启示在于证明了(1)一级是可以回收后重复使用的,(2)发射成
: 本是可以下降的。
: 上面各楼的讨论都有一些假设,而正是这些假设构成了进步的空间:
: (1)测控成本为什么那么高?如果有商业测控服务,能否更便宜?
: (2)随着材料性能和设计的进一步提高,回收检测成本能否进一步下降?有些部件可
: 不可以有小检和大检之分?毕竟很多上面级可以多次启动,中间也没有检测。
: 我相信这些商业航天公司也都在考虑这些问题,所以我们最好也用动态的眼光来看它们。

g
goodforasian

又找到了一些新的信息。SPACEX说可以把发射费用降到3000万,估计基本是极限了。不过波音和马丁表示怀疑,呵呵。

其中一个高管说应该不会超过10次复用,和小火箭的估计基本一致。

SpaceX has since pared that rocket reuse goal down, as president and COO
Gwynne Shotwell said last month that “I don’t actually think we’re going to need to fly more than 10 times.”

Reusing rockets as a way to save money
The price tag for a Falcon 9 launch can vary greatly depending on what a
customer demands. In recent military launch contracts, the Air Force awarded SpaceX about $95 million per launch – as the national security nature of
the missions come with additional requirements for the company. But, when
SpaceX re-uses parts of its rocket, the company says it can charge even less than its list price. In a briefing earlier this year, SpaceX director of
vehicle integration Christopher Couluris said the company can “bring
launches down to below $30 million per launch.”

″[The rocket] costs $28 million to launch it, that’s with everything,”
Couluris said, adding that reusing the rockets is what is “bringing the
price down.”

WATCH NOW
VIDEO17:40
Behind SpaceX and Amazon plans launch thousands of satellites
Competitors, such as the Boeing and Lockheed Martin-owned joint venture ULA, have remained skeptical of the efficacy of reusing rockets – especially
since SpaceX and its financials remain private, even as its valuation has
soared. But Musk has often pointed to reusing rockets as key to saving the
company money.

SpaceX has been able to recover two major pieces of its rockets: The large
“first stage” boosters and the rocket’s nosecone (also known as its “
fairing”). The boosters, which SpaceX has often landed, make up about 60%
of the total cost of the rocket, or about $37 million. SpaceX has also been able to recover the fairings – which make up about 10% of the total cost,
or about $6 million – by either fishing them out of the ocean or catching
them in large nets strung up behind boats.

Two years ago SpaceX debuted the final version of its Falcon 9 rocket, which Musk at the time said “is capable of at least 100 flights.” SpaceX has
since pared that rocket reuse goal down, as president and COO Gwynne
Shotwell said last month that “I don’t actually think we’re going to need to fly more than 10 times.” So far, SpaceX has launched and landed a
single Falcon 9 booster five times.

g
goodforasian

还有一个目前spacex的发射价格挺奇怪的,9号要6200万,但是重型只要9000万。。。
那可是3个9号的一级火箭啊,为什么这么便宜?

有哪位大侠知道的能解释一下吗?

s
szxpa


【 在 island (不乐) 的大作中提到: 】
: 我觉得SpaceX最大的启示在于证明了(1)一级是可以回收后重复使用的,(2)发射成
: 本是可以下降的。
: 上面各楼的讨论都有一些假设,而正是这些假设构成了进步的空间:
: (1)测控成本为什么那么高?如果有商业测控服务,能否更便宜?
: (2)随着材料性能和设计的进一步提高,回收检测成本能否进一步下降?有些部件可
: 不可以有小检和大检之分?毕竟很多上面级可以多次启动,中间也没有检测。
: 我相信这些商业航天公司也都在考虑这些问题,所以我们最好也用动态的眼光来看它们。

g
goodforasian

还有一个目前spacex的发射价格挺奇怪的,9号要6200万,但是重型只要9000万。。。
那可是3个9号的一级火箭啊,为什么这么便宜?

有哪位大侠知道的能解释一下吗?

g
goodforasian

又搜了一下,好像9000万已经是复用1级火箭的价格了,另外有一个完全价是1.5亿.
https://arstechnica.com/science/2018/02/three-years-of-sls-development-could-buy-86-falcon-heavy-launches/

The Falcon Heavy rocket, with reusable side boosters, costs $90 million. For a fully expendable variant of the rocket, which can lift a theoretical
maximum of 64 tons to low-Earth orbit, the price is $150 million. While it
is not certified yet, SpaceX says its rocket can hit all Department of
Defense reference orbits; however big and gnarly the military wants to build its satellites, and whatever crazy orbit it wants to put them into, the
Falcon Heavy can do it.

【 在 goodforasian (政庇代言人) 的大作中提到: 】
: 还有一个目前spacex的发射价格挺奇怪的,9号要6200万,但是重型只要9000万。。。
: 那可是3个9号的一级火箭啊,为什么这么便宜?
: 有哪位大侠知道的能解释一下吗?