本文原作于2018年2月21日
上期回顧
在上一篇《鷹之擊》中，我們主要回顧總結(jié)了重型獵鷹火箭首次發(fā)射的成敗得失：馬斯克如愿以償?shù)囊揽恐匦瞳C鷹一舉拿下“現(xiàn)役最強(qiáng)火箭”的頭銜。但首次發(fā)射也并非如媒體刷屏?xí)r描述的那般十全十美：芯一級(jí)回收失敗，飛天特斯拉也迷路了，未能如計(jì)劃中的進(jìn)入地火轉(zhuǎn)移軌道。
詳細(xì)內(nèi)容可以移步：
連載之二：鷹之軀
書接上回，這次我們要來(lái)講講SpaceX當(dāng)家主打產(chǎn)品：獵鷹火箭。
SpaceX自成立以來(lái)，一共有三款火箭：早期輕型的獵鷹1號(hào)，目前絕對(duì)主力正值當(dāng)打之年的獵鷹9號(hào)，以及前篇提及的剛剛首次發(fā)射成功的重型獵鷹。
要介紹運(yùn)載火箭，就不得不提火箭的運(yùn)載能力。火箭的運(yùn)載能力是按照向不同的軌道能運(yùn)送的載荷的重量來(lái)界定的。因此有必要先簡(jiǎn)單的介紹一下最常用的兩種軌道，因?yàn)檫@兩種軌道也是最常用于區(qū)分火箭運(yùn)載能力的。這兩種軌道分別是：1，近地軌道，也稱為“低地球軌道”，英文縮寫LEO；2。地球同步轉(zhuǎn)移軌道，英文縮寫GTO
近地軌道LEO
近地軌道，也被稱為“低地球軌道”，Low Earth Orbit，也就是LEO，通常是指距地面高度在2000公里以下的環(huán)形軌道。大部分的氣象衛(wèi)星、對(duì)地觀測(cè)衛(wèi)星、新一代的通訊衛(wèi)星以及空間站等都是運(yùn)行在近地軌道上。
地球同步軌道轉(zhuǎn)移GTO
地球同步轉(zhuǎn)移軌道，Geostationary Transfer Orbit，也就是GTO，通常是指近地點(diǎn)高度在1000公里以下，遠(yuǎn)地點(diǎn)則位于地球同步軌道，也即是距地面高度36000公里高度的一條環(huán)繞地球的軌道橢圓形。GTO并不是一條永久的軌道，沒有航天器會(huì)長(zhǎng)期運(yùn)行在GTO上。從他的名字“地球同步轉(zhuǎn)移軌道”里可以看出，這是一條臨時(shí)過渡的軌道。當(dāng)運(yùn)載火箭將載荷送入GTO后，還要進(jìn)一步機(jī)動(dòng)變軌進(jìn)入其他正式軌道。比如高度36000公里的地球同步軌道GEO，以及GEO中最特殊的地球同步靜止軌道GSO。我們熟悉的大容量通訊衛(wèi)星，以及GPS衛(wèi)星等都運(yùn)行在GEO或GSO上。
從上面的介紹不難發(fā)現(xiàn)，地球同步轉(zhuǎn)移軌道GTO比近地軌道LEO的高度、要求更高。因此運(yùn)載火箭將載荷送入GTO的能力，也就是能送達(dá)GTO的載荷的重量是大大低于將載荷送入近地軌道LEO的。事實(shí)上，有一大半的運(yùn)載火箭完全不具備GTO能力，他們只能將載荷送入近地軌道LEO。比如，獵鷹1號(hào)。
1、獵鷹1號(hào)
準(zhǔn)備首次試射的獵鷹1號(hào)
獵鷹1號(hào)是SpaceX的第一款產(chǎn)品，是鋼鐵俠的試水之作。這是一種不折不扣的輕型火箭。
獵鷹1號(hào)主要參數(shù)：
火箭直徑：?????????? ?1.7米
火箭高度：?????????? ?21.3米
質(zhì)量：?????????????????? ?38.555噸
LEO運(yùn)載能力：????670千克
首次試射之前的獵鷹1號(hào)，可以看出很迷你
獵鷹1號(hào)采用了主流的2級(jí)火箭布局。第一級(jí)采用了一臺(tái)SpaceX自行研制的梅林-1A液氧-煤油發(fā)動(dòng)機(jī)，第二級(jí)也就是上面級(jí)則是采用了一臺(tái)更小巧的紅隼發(fā)動(dòng)機(jī)。
裝配中的獵鷹1號(hào)，
可以清楚看到第一級(jí)的梅林-1A發(fā)動(dòng)機(jī)
試車中的紅隼上面級(jí)發(fā)動(dòng)機(jī)
獵鷹1號(hào)經(jīng)過4年的研發(fā)，與2006年3月25日首次試射。結(jié)果由于梅林1A發(fā)動(dòng)機(jī)糟糕的可靠性以及SpaceX當(dāng)初的各種經(jīng)驗(yàn)不足，包括首次發(fā)射在內(nèi)，獵鷹1號(hào)的最初三次發(fā)射全部失敗。三射三炸！這噩夢(mèng)般的經(jīng)歷幾乎摧毀了當(dāng)初剛成立4年多的SpaceX，也讓“獵鷹火箭”一度被外界嘲笑為“PPT火箭”。
但鋼鐵俠還是扛過來(lái)了，終于在2008年9月28日，獵鷹1號(hào)的第4次發(fā)射中取得了成功。雖然，在當(dāng)時(shí)獵鷹1號(hào)的性能非常一般，運(yùn)載能力更是排不上號(hào)。但是獵鷹1號(hào)確實(shí)是一款值得載入史冊(cè)的火箭，因?yàn)椋?b>這是第一枚私人航天公司研發(fā)的液態(tài)軌道火箭成功進(jìn)入地球軌道。在此之前，哪一枚火箭的成功不是舉國(guó)之力凝聚的成果啊。但當(dāng)時(shí)只有區(qū)區(qū)500多人的SpaceX卻做到了。
更為重要的是，鋼鐵俠在SpaceX成立之初，就確立了“用最低廉的費(fèi)用發(fā)射火箭”的大原則。獵鷹1號(hào)的第一級(jí)是可用通過降落傘回收并重復(fù)使用的（關(guān)于這個(gè)的詳細(xì)說明，將放在第四篇《鷹之魂》中介紹）。因此，在2006年時(shí)，SpaceX對(duì)獵鷹1號(hào)的商業(yè)發(fā)射給出的報(bào)價(jià)僅僅只有670萬(wàn)美元。當(dāng)時(shí)引得業(yè)內(nèi)一片嘩然和震驚。
然而，鋼鐵俠的目標(biāo)遠(yuǎn)不止于此。他不滿足獵鷹1號(hào)可憐的運(yùn)載能力，也不滿足并獵鷹1號(hào)那不完善的傘降回收方式。永遠(yuǎn)懷揣火星夢(mèng)的馬斯克需要一個(gè)“真正的火箭”，一個(gè)“大家伙”。于是，有了后來(lái)的獵鷹9號(hào)。
2、獵鷹9號(hào)
無(wú)論從哪方面說，獵鷹9號(hào)都可以稱得上一枚真正的運(yùn)載火箭。一個(gè)不折不扣的大家伙。和獵鷹1號(hào)相比，目前最新款的獵鷹9號(hào)，也就是所謂的“全推力版”獵鷹9，其直徑是前者的2.2倍，高度是3.3倍，發(fā)射時(shí)的重量是14倍，LEO運(yùn)載能力則變成34倍！更有著獵鷹1號(hào)沒有的GTO運(yùn)載能力。和前者已經(jīng)完全不可同日而語(yǔ)。
獵鷹9號(hào)主要參數(shù)*：
火箭直徑：????????????3.7米
火箭高度：????????????70米
質(zhì)量：????????????????????549噸
LEO運(yùn)載能力：????22.8噸
GTO運(yùn)載能力：????8.3噸
*注：上述數(shù)據(jù)均為獵鷹9號(hào)最新型號(hào)，也就是“全推力”版本的獵鷹9的數(shù)據(jù)。運(yùn)載能力不考慮第一級(jí)火箭的回收和復(fù)用。
獵鷹9號(hào)于2010年6月4日首發(fā)成功，當(dāng)時(shí)的獵鷹9號(hào)現(xiàn)在被稱為1.0版獵鷹9，其性能和目前的全推力版本的獵鷹9還有一定差距。但也是一舉成功邁入“中型火箭”之列了。
獵鷹9攜帶“龍”貨運(yùn)飛船首飛
1.0版獵鷹9，個(gè)頭比起現(xiàn)在全推力版，除了直徑未變，其他都要小上一圈。運(yùn)載能力也只有目前版本的差不多一半。下圖中從左到右依次顯示是獵鷹1號(hào)以及獵鷹9號(hào)從1.0版本到目前全推力版本直到重型獵鷹的“全家?！薄?/p>
獵鷹火箭全家福
由于SpaceX手里只有“梅林”這一款發(fā)動(dòng)機(jī)可用。雖然經(jīng)過持續(xù)改進(jìn)，從最初的梅林-1A到梅林-1B，直到進(jìn)化成當(dāng)時(shí)的梅林-1C發(fā)動(dòng)機(jī)。但是還是存在著單臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)推力偏小的問題。那么，能力不足，只能數(shù)量來(lái)湊了。獵鷹9號(hào)1.0版本的第一級(jí)就采用了9臺(tái)梅林-1C發(fā)動(dòng)機(jī)并聯(lián)工作。而且第二級(jí)則安裝了一臺(tái)由梅林1C改進(jìn)來(lái)的“真空梅林”發(fā)動(dòng)機(jī)來(lái)驅(qū)動(dòng)。
獵鷹9號(hào)1.0版本時(shí)“第一級(jí)
九宮格”排列的的9臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)
而到了1.1版本時(shí)，則在第一級(jí)安裝了進(jìn)一步改進(jìn)過的9臺(tái)梅林-1D發(fā)動(dòng)機(jī)。發(fā)動(dòng)機(jī)排列方式也從1.0版本的“九宮格”形式改成了現(xiàn)在的1臺(tái)在中心，具有雙維度矢量操作，其余8臺(tái)分布在周圍圓環(huán)上只有一個(gè)維度的矢量操作的“火環(huán)”形式。
“火環(huán)”排列形式的9臺(tái)梅林1-D發(fā)動(dòng)機(jī)
兩種排列形式的對(duì)比
獵鷹9號(hào)作為一款中型火箭，性能中規(guī)中矩。如要做個(gè)簡(jiǎn)單的對(duì)比，其基本性能和我國(guó)的長(zhǎng)征3號(hào)乙系列基本上在同一個(gè)水平線上。
但是和獵鷹1號(hào)一樣，在堅(jiān)持“最低價(jià)”原則的指導(dǎo)下，獵鷹9號(hào)具有當(dāng)前所有同規(guī)格運(yùn)載火箭中最低的發(fā)射費(fèi)用。2018年，SpaceX給出的獵鷹9全推力版本的一次常規(guī)的商業(yè)發(fā)射報(bào)價(jià)僅為6200萬(wàn)美元。與之相對(duì)比，之前依靠“物美價(jià)廉”為賣點(diǎn)的俄羅斯國(guó)家航天，報(bào)價(jià)卻在1億美元以上。更別提歐洲的阿麗亞娜5系列每次3億美元的報(bào)價(jià)了。
而使得SpaceX得以能夠報(bào)出如此低價(jià)的一個(gè)重要因素是SpaceX大量采用市場(chǎng)上最常見的元器件，也就是“大路貨”來(lái)制造火箭。
相比較價(jià)格昂貴換代慢的傳統(tǒng)航天專用器件，這樣不僅有效降低了成本，而且器件采用的技術(shù)也更先進(jìn)、性能指標(biāo)更好。以CPU為例，航天專用產(chǎn)品雖然壽命高，并且能在極端環(huán)境下長(zhǎng)期工作，但在工作頻率等指標(biāo)上通常會(huì)比商業(yè)、工業(yè)級(jí)產(chǎn)品至少落后兩代（對(duì)于此部分，也可以參見我之前的文探索火星近2000天的好奇寶寶趣事四五樁）。但火箭畢竟不是衛(wèi)星、或深空探測(cè)器，它的工作壽命以分鐘計(jì)，而非以月、以年計(jì)而且工作高度也比后者低得多，收到宇宙射線輻射干擾的概率也很低。因此，商業(yè)、工業(yè)級(jí)元器件只要經(jīng)過嚴(yán)格測(cè)試后，也是可以使用的。
另外，獵鷹9號(hào)大膽采用了很多新型的材料來(lái)制造火箭箭體。比如輕鋁鋰合金以及碳纖維。并在測(cè)試過這些新材料的強(qiáng)度和剛度后，“冒天下之大不韙”地將火箭的長(zhǎng)徑比（長(zhǎng)度和直徑的比）一舉突破到19，大大超出航天業(yè)內(nèi)傳統(tǒng)上的極限15。并大膽的采用半氣囊式燃料儲(chǔ)藏箱等新的設(shè)計(jì)。這些措施使得獵鷹9的干質(zhì)比（未裝載燃料的“干火箭”和滿載時(shí)的重量的比例）達(dá)到空前的25。要知道我國(guó)最新的長(zhǎng)征7號(hào)系列火箭的干質(zhì)比才有13左右，而之前的長(zhǎng)征2等老一代的運(yùn)載火箭干質(zhì)比甚至只有7-9。
另外，經(jīng)過持續(xù)不斷改進(jìn)，性能和初代相比已經(jīng)天翻地覆的梅林-1D發(fā)動(dòng)機(jī)還是保持了結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，小巧的的特點(diǎn)。而且完全由SpaceX自己設(shè)計(jì)制造，成本也是相當(dāng)?shù)土?/p>
SpaceX以上這些措施可以說幾乎將目前的材料技術(shù)和工藝技術(shù)發(fā)掘到了極致，這也造就了獵鷹9無(wú)與倫比的價(jià)格優(yōu)勢(shì)。
僅一人高的梅林-1D發(fā)動(dòng)機(jī)
但Space最大的殺手锏便是第一級(jí)火箭的回收和復(fù)用。按照馬斯克的說法，第一級(jí)火箭回后復(fù)用可以在目前的基礎(chǔ)上再降低成本70%！
在經(jīng)歷了數(shù)次回收失敗任務(wù)之后，在2016年5月28日，獵鷹9號(hào)的第20次發(fā)射任務(wù)時(shí)，那枚獵鷹9在完成了一箭十一星的任務(wù)后，第一級(jí)成功的軟著陸在范登堡空軍基地的著陸場(chǎng)。SpaceX第一次成功的實(shí)現(xiàn)了一級(jí)火箭路上軟著陸回收。
獵鷹9號(hào)首次第一級(jí)火箭回收成功
第一枚成功回收的箭體
而僅僅4個(gè)月后，難度更大海上回收也終于首次成功了。
首次海上回收成功
SpaceX對(duì)使用回收復(fù)用的火箭進(jìn)行發(fā)射的活動(dòng)，目前可以在標(biāo)準(zhǔn)報(bào)價(jià)的基礎(chǔ)上再給出七折的折扣，藉此吸引客戶。并且成功的在去年4月，使用復(fù)用的火箭為盧森堡SES公司將一顆重5.3噸的通訊衛(wèi)星送入GTO軌道。并且值得一提的是：這枚完成首次復(fù)用的火箭隨后再次回收成功。
目前獵鷹9號(hào)已經(jīng)是國(guó)際商業(yè)航天發(fā)射市場(chǎng)上炙手可熱的產(chǎn)品，雖然在過去的幾年，每年都有發(fā)射失敗的例子。但其極具競(jìng)爭(zhēng)力的報(bào)價(jià)以及尚算不錯(cuò)的運(yùn)載能力還是讓SpaceX接單接到手發(fā)軟。
但就如前面說過的，鋼鐵俠的目標(biāo)始終是火星。對(duì)于火星任務(wù)，獵鷹9雖然號(hào)稱有著4噸的火星軌道運(yùn)載能力，但對(duì)于實(shí)現(xiàn)馬斯克的火星夢(mèng)卻幫助不大。這也是為何在獵鷹9號(hào)的1.0版本發(fā)射成功不久的2012年，馬斯克就急不可耐的宣布了重型獵鷹計(jì)劃。
3、重型獵鷹
2012年，馬斯克向外界宣布重型獵鷹計(jì)劃
重型獵鷹計(jì)劃在當(dāng)初推出時(shí)，幾乎沒有人相信他會(huì)成功。甚至有人認(rèn)為這是馬斯克的一場(chǎng)騙局。但或那時(shí)候許只有鋼鐵俠自己才知道，這才是他火星夢(mèng)得以實(shí)現(xiàn)的真正開始。
重型獵鷹主要參數(shù)*：
芯級(jí)火箭直徑： ? ?4.1米
火箭寬度：????????????12.2米（含助推器）
火箭高度：????????????70米
質(zhì)量： ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?1420噸
LEO運(yùn)載能力： ? ?63.8噸
GTO運(yùn)載能力： ? ?26.7噸
*注：運(yùn)載能力不考慮第一級(jí)火箭以及助推器的回收和復(fù)用。
從數(shù)據(jù)里不難看出，重型獵鷹是個(gè)大家伙！雖然從標(biāo)準(zhǔn)的分類上來(lái)說，他還是屬于中型火箭級(jí)別。但是卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)的將其他對(duì)手甩開了。下面這張圖是SpaceX官網(wǎng)上放出了重型獵鷹和其他幾款航天器的近地軌道運(yùn)載能力對(duì)比。從左到右分別是——重型獵鷹、航天飛機(jī)（美國(guó)）、質(zhì)子M火箭（俄羅斯）、重型德爾塔IV型火箭（美國(guó)）、大力神IV-B火箭（美國(guó)）、阿麗亞娜5 ES火箭（歐洲）、大力神V火箭以及長(zhǎng)征3號(hào)B型火箭（中國(guó)）。
SpaceX官網(wǎng)上的對(duì)比圖
不過我覺得上述的對(duì)比不是太全面，也不是很公平。因?yàn)楹教祜w機(jī)早已退役，我國(guó)目前運(yùn)載能力最強(qiáng)的也早已不是長(zhǎng)征3系列。而是胖五。同時(shí)，這里只列出了近地軌道能力，對(duì)于GTO地球同步轉(zhuǎn)移軌道能力卻沒有提及。因此我自己做了一個(gè)對(duì)比表：
現(xiàn)役主流運(yùn)載火箭對(duì)比
從上述對(duì)比中可以看出，重型獵鷹從運(yùn)載能力上來(lái)說，絕對(duì)無(wú)愧于“現(xiàn)役最強(qiáng)運(yùn)載火箭”的頭銜。其LEO運(yùn)載能力幾乎超過了之前曾霸占首位的重型德爾塔IV的一倍還多，GTO能力也幾乎翻倍！
當(dāng)之無(wú)愧的“現(xiàn)役最強(qiáng)”
可能有人問我：為何一定要強(qiáng)調(diào)“現(xiàn)役”。上圖中人家SpaceX自己可沒有說這個(gè)啊。
那是因?yàn)椋绻皇菣M向的做比較。重型獵鷹目前可笑傲江湖，沒有對(duì)手是其一合之?dāng)场５侨绻v向的對(duì)比的話，那么在他之前，還有幾款“怪獸級(jí)”的火箭，其運(yùn)載能力還遠(yuǎn)在重型獵鷹之上。
對(duì)此，我也做了一張對(duì)比表：
歷史上的“怪獸級(jí)”火箭
對(duì)于上表，有幾個(gè)地方需要說明：
(1) 土星五號(hào)，作為阿波羅登月計(jì)劃的專用火箭。他沒有設(shè)計(jì)GTO能力。45噸是他的將載荷送入月球同步軌道的能力。按照常識(shí)，GTO能力應(yīng)該是比這個(gè)數(shù)字要大一些，私以為GTO能力至少在60噸。
(2) 能源號(hào)，公開渠道也沒有找到GTO能力。這個(gè)18噸是地球靜止軌道GSO的數(shù)據(jù)。同理，GSO能力也是高于GTO。因此大致猜測(cè)能源號(hào)的GTO能力應(yīng)當(dāng)不低于30噸。
(3) N1火箭，雖然列舉在這里。但由于這款火箭四發(fā)四炸，從未發(fā)射成功過。因此寫在這里有點(diǎn)勉強(qiáng)。
(4) 作為蘇聯(lián)的登月火箭，N1火箭同樣公布的也是月球軌道能力。因此GTO也應(yīng)當(dāng)在30噸上下。
下面就讓我見識(shí)一下這幾款怪獸火箭。
土星五號(hào)是人類建造過的最大最強(qiáng)的運(yùn)載火箭，至今無(wú)人超越。這是一款為了阿波羅登月計(jì)劃量身打造的一款重型火箭。起飛時(shí)總重量超過3000噸，和二戰(zhàn)中一艘驅(qū)逐艦的重量相當(dāng)。
土星五號(hào)和自由女神像的大小對(duì)比
現(xiàn)存的土星五號(hào)
土星5五號(hào)第一級(jí)5臺(tái)巨大的F1火箭發(fā)動(dòng)機(jī) 和
土星五號(hào)的總設(shè)計(jì)師“火箭狂人”馮布勞恩
土星五號(hào)是由著名的“火箭狂人”馮布勞恩主持設(shè)計(jì)的。馮布勞恩何許人也？曾將倫敦炸的千瘡百孔的納粹德國(guó)V2火箭就是他設(shè)計(jì)的。被美軍俘獲后，馮布勞恩來(lái)到美國(guó)，開始主持美國(guó)的航天計(jì)劃。其中最著名的就是阿波羅登月計(jì)劃。并藉此將美蘇太空競(jìng)賽推向白熾化。
土星五號(hào)歷史上在1967年至1973年年，一共發(fā)射13次，全部獲得成功。其中前12次全部用于執(zhí)行阿波羅計(jì)劃。而最后一次則是將“天空實(shí)驗(yàn)室”送入太空。隨后這個(gè)怪獸級(jí)的火箭就此功成身退。
No.2?生不逢時(shí)——能源號(hào)
能源號(hào)是前蘇聯(lián)的一款重型火箭。是在吸取了之前N1火箭失敗的經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)制造的一款性能及其彪悍的運(yùn)載火箭。
能源號(hào)和土星五號(hào)，是迄今為止唯二的兩款具有100噸以上的近地軌道運(yùn)載能力的重型火箭。而且，能源號(hào)在當(dāng)時(shí)已經(jīng)非常具有創(chuàng)造性的運(yùn)用了“模塊化”設(shè)計(jì)理念。在其原本的設(shè)計(jì)產(chǎn)品路線中，還有多個(gè)衍生變種。其中最極端的子型號(hào)“祝融星”，其近地軌道能力接近200噸！不折不夠的性能怪獸！
能源號(hào)規(guī)劃中最變態(tài)的子型號(hào)“祝融星”
1987年能源號(hào)首次發(fā)射成功，并隨后連續(xù)的發(fā)射成功。在當(dāng)時(shí)這是唯一一款LEO能力超過100噸的運(yùn)載火箭。是當(dāng)時(shí)其他火箭至少三倍至四倍。然而這款本應(yīng)大放異彩的性能怪獸，卻生不逢時(shí)。
1989年隨著前蘇聯(lián)的轟然倒下，這款優(yōu)秀的火箭也隨之被遺棄。最后一枚能源火箭一只停留在總裝廠房中，直到歲月的摧殘導(dǎo)致廠房崩塌，最后的能源號(hào)也一并被埋葬其中。如今想起，還是令人唏噓。
棄于總裝廠內(nèi)最后的能源號(hào)
No.3?四發(fā)四炸——N1火箭
如果說土星五號(hào)和能源號(hào)都是怪獸火箭的話，那么N1火箭則是一個(gè)不折不夠的怪獸！堪稱史上最丑陋的火箭。
N1火箭
這枚有史以來(lái)獨(dú)一無(wú)二的5級(jí)運(yùn)載火箭首次出現(xiàn)在世人面前時(shí)，由于一個(gè)渾身長(zhǎng)滿了癩瘡的怪獸。
起豎狀態(tài)的N1火箭
在他第一級(jí)那直徑17米的“超短裙下”，密密麻麻的排列著30臺(tái)NK-15發(fā)動(dòng)機(jī)。
N1第一級(jí)上安裝了30臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)
這也是當(dāng)時(shí)被逼無(wú)奈的結(jié)果。因?yàn)楫?dāng)時(shí)蘇聯(lián)沒有土星五號(hào)的F1發(fā)動(dòng)機(jī)那樣強(qiáng)勁的火箭發(fā)動(dòng)機(jī)，只好靠著數(shù)量強(qiáng)行堆砌推力。然而N1的悲劇也源于此，當(dāng)時(shí)被美國(guó)人登月刺激的心臟病幾乎發(fā)作的蘇聯(lián)最高領(lǐng)導(dǎo)人給出了極其苛刻的發(fā)射時(shí)間表。N1火箭的30臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)在首次發(fā)射前從未進(jìn)行過哪怕一次整體的試車。
如此多的發(fā)動(dòng)機(jī)的控制和協(xié)調(diào)，在現(xiàn)如今都不是一個(gè)簡(jiǎn)單的事情。在上世紀(jì)七十年代更是一個(gè)幾乎不可能完成的任務(wù)。
行政命令無(wú)法改變客觀事實(shí)，N1火箭四發(fā)四炸。每一次爆炸都發(fā)生在第一級(jí)火箭脫離之前。這意味著這款舉前蘇聯(lián)全國(guó)之力打造的巨獸從未飛出過地球大氣層。蘇聯(lián)也只好痛苦的咽下和美國(guó)登月競(jìng)賽失敗的苦果。
No.4?現(xiàn)役最強(qiáng)——重型獵鷹
回到主題，在前三款怪獸退役之后，本月初成功首發(fā)的重型獵鷹變當(dāng)仁不讓的成為了現(xiàn)役最強(qiáng)運(yùn)載火箭。
重型獵鷹示意圖
從結(jié)構(gòu)上來(lái)說，重型獵鷹的芯級(jí)火箭就是獵鷹九號(hào)，兩側(cè)兩個(gè)助推器其實(shí)就是兩枚獵鷹九號(hào)的第一級(jí)火箭，只不過在助推器的頭部增加了整流罩。
整個(gè)重型獵鷹在第一級(jí)位置，也就是芯一級(jí)外加兩個(gè)助推器，一共安裝了27臺(tái)梅林-1D發(fā)動(dòng)機(jī)！
重型獵鷹的27臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)
看到這個(gè)想起了什么？沒錯(cuò)！就是N1火箭的第一級(jí)那30臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)！
這也是為何在2012年鋼鐵俠宣布重型獵鷹計(jì)劃時(shí)，外界普遍不看好的原因之一。那很難讓讓不去聯(lián)想起那四發(fā)四炸最終夭折的N1火箭。
事實(shí)上，盡管SpaceX反復(fù)強(qiáng)調(diào)，重型獵鷹并聯(lián)27臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)和N1火箭并聯(lián)30臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)是有本質(zhì)的區(qū)別——N1是在同一級(jí)上并聯(lián)了30臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)。而重型獵鷹事實(shí)上是在三個(gè)箭體上并聯(lián)27臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)，每9臺(tái)還是屬于一個(gè)獨(dú)立的箭體。但是，重型獵鷹計(jì)劃的首次發(fā)射還是一推再推，比原計(jì)劃推遲了4年多。馬斯克也承認(rèn)“研發(fā)重型獵鷹的難度超乎想象”。
不過，重型獵鷹還是發(fā)射成功了！進(jìn)40年的技術(shù)進(jìn)步，使得對(duì)多臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)的控制和協(xié)調(diào)比起N1時(shí)代已經(jīng)有著天壤之別。經(jīng)過多年打造，性能已趨于極限的梅林-1D發(fā)動(dòng)機(jī)也比當(dāng)初倉(cāng)促上陣，未經(jīng)過完整測(cè)試的NK-15也要靠譜。
所有這些才造就了重型獵鷹的成功。
在重型獵鷹發(fā)射成功后，會(huì)帶來(lái)什么變化呢？重型獵鷹會(huì)替代獵鷹9稱為SpaceX新的發(fā)射主力嗎？
目前來(lái)看，至少短時(shí)間之內(nèi)不會(huì)出現(xiàn)這樣的局面。因?yàn)槟壳暗纳逃眯l(wèi)星重量大多不重。一些軍用間諜衛(wèi)星以及民用的高性能通訊衛(wèi)星有可能需要7-8噸左右的GTO能力?？梢哉f國(guó)際上目前的商業(yè)衛(wèi)星發(fā)射任務(wù)中的95%以上獵鷹9全推力版都能勝任。
而一次性發(fā)射25噸以上載荷到近地軌道的情況，一般也只有建造空間站、空間實(shí)驗(yàn)室等載人航天，長(zhǎng)時(shí)間停留的情況才會(huì)需要。而目前美歐在國(guó)際空間站之后都暫時(shí)沒有后續(xù)計(jì)劃。
因此這么看來(lái)重型獵鷹的運(yùn)載能力似乎暫時(shí)沒有太多用武之地。不過，能力是可以刺激需求的。之前沒有這么大能力的載具，很多太空計(jì)劃或許就不考慮大載荷的發(fā)射可能。如今有了重型獵鷹這么個(gè)能拉會(huì)抗的家伙，很多科研性質(zhì)的項(xiàng)目或許就會(huì)紛紛上馬。因?yàn)?，SpaceX目前給出的重型獵鷹基礎(chǔ)發(fā)射報(bào)價(jià)僅為9000萬(wàn)美元。在這個(gè)級(jí)別的火箭上，幾乎是白菜價(jià)。要知道，NASA的親兒子，在研的SLS，也就是太空發(fā)射系統(tǒng)其設(shè)計(jì)中的運(yùn)載能力雖然在重型獵鷹之上，但預(yù)計(jì)單次發(fā)射費(fèi)用高達(dá)10億美元，燒錢一點(diǎn)都不含糊。
因此預(yù)計(jì)，在短時(shí)間內(nèi)重型獵鷹或許不會(huì)承接到太多的商業(yè)發(fā)射任務(wù)。但隨這“消費(fèi)刺激”效應(yīng)，從科研項(xiàng)目開始，會(huì)有越來(lái)越多的大載荷項(xiàng)目或者是深空探索項(xiàng)目會(huì)向SpaceX伸出橄欖枝。尤其是后者，行星際的任務(wù)最是需要大載荷運(yùn)載火箭的存在。
至于還有另外一個(gè)可能，就是利用“重型獵鷹”玩一箭多星。這個(gè)私以為可能不大。因?yàn)橐患嘈堑耐俏⑿突蛑行⌒托l(wèi)星，比如去年印度曾不管不顧的天女散花般玩過一箭104星。一股腦的往LEO軌道上傾倒垃圾一般的撒了一堆平均重量不到1公斤的微型衛(wèi)星，這個(gè)不提也罷。
而目前最常用的真正一箭多星則是發(fā)射組網(wǎng)衛(wèi)星群。比如新一代的銥星系統(tǒng)，新的GPS、伽利略、北斗等導(dǎo)航系統(tǒng)。但是這些衛(wèi)星往往都有比較高的入軌定位要求。一箭多星理論上對(duì)這類衛(wèi)星是由數(shù)量限制的，否則就需要大量消耗衛(wèi)星自己的燃料去重新機(jī)動(dòng)定位。至于那些單個(gè)重量在5噸以上的大衛(wèi)星，往往也是要求直接送入靜止軌道GSO的，對(duì)定位要求更高。因此，利用重型獵鷹執(zhí)行一箭多星應(yīng)該不是很好的選擇。這個(gè)任務(wù)獵鷹九似乎更適合完成。
因此，獵鷹九至少在未來(lái)數(shù)年中還會(huì)是Space的最主要商用發(fā)射的火箭。重型獵鷹的戲份會(huì)越來(lái)越多，并開始更多的題鋼鐵俠的火星之夢(mèng)展開各種探索和測(cè)試。
4、尾聲
本篇概括的介紹了現(xiàn)役的獵鷹家族，和現(xiàn)役其他主力運(yùn)載火箭做了橫向?qū)Ρ龋⒑蜌v史上的怪獸火箭也做了縱向?qū)Ρ取?/p>
下一篇的《鷹之心》中我們將對(duì)獵鷹火箭的心臟——梅林發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行簡(jiǎn)單的介紹。具體內(nèi)容請(qǐng)聽下回分解。
