前幾天，美國(guó)太空探索科技公司的星艦進(jìn)行第二次試飛，挑戰(zhàn)在3分鐘內(nèi)完成推進(jìn)器分離，并在240公里高空繞行地球軌道近一周，進(jìn)入大氣層后再于夏威夷附近濺落，全程預(yù)估1.5小時(shí)。

火箭由兩部分組成，一子級(jí)是“超級(jí)重型”助推器，高約69米，配備33臺(tái)“猛禽”發(fā)動(dòng)機(jī)；頂部是飛船，高約50米，上下兩級(jí)都被設(shè)計(jì)成可以重復(fù)利用。

試驗(yàn)結(jié)果大家也都知道了，由于超重型推進(jìn)器在抵達(dá)太空后爆炸，仍繼續(xù)飛行的太空船升空約11分半后，確認(rèn)完全失去訊號(hào)，并未完成原訂任務(wù)。太空探索科技公司被迫炸毀星艦，以免偏離航線。

關(guān)于這次發(fā)射是成功還是失敗了，網(wǎng)上有多種說(shuō)法。其實(shí)，火箭發(fā)射失敗了就是失敗了，不需要找任何理由。作為一種完全可重復(fù)使用的運(yùn)載火箭，一子級(jí)火箭的回收也是非常重要的，但是最終在空中放了煙花。

這次試飛驗(yàn)證了星艦一級(jí)火箭的飛行，也就是在分離前一直正常工作，但是在分離后重復(fù)點(diǎn)火后發(fā)生爆炸。頂部的飛船在11分鐘后失聯(lián)，當(dāng)然也是失敗了。

星艦的確正在接近成功，而且這些經(jīng)驗(yàn)都是中國(guó)未來(lái)可以借鑒的。這次最大的進(jìn)步是幾個(gè)：

一、采用高溫分離系統(tǒng)，也就是一級(jí)發(fā)動(dòng)機(jī)和飛船之間采用熱分離。熱分離，是指上面一級(jí)飛行器依靠自已的火箭發(fā)動(dòng)機(jī)噴出的高溫燃?xì)饬靼押竺嬉患?jí)火箭推開(kāi)，需要在連接解解鎖之前就點(diǎn)火。這項(xiàng)技術(shù)并不新鮮，但是如果你想要一級(jí)火箭還重復(fù)使用，那么就有可能出現(xiàn)一系列技術(shù)挑戰(zhàn)。

二、推力矢量控制系統(tǒng)，也就是能讓33臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)同時(shí)點(diǎn)火的技術(shù)。這個(gè)翻譯出來(lái)有多種名詞，應(yīng)該是這次發(fā)射最重要技術(shù)突破。過(guò)去，業(yè)界往往認(rèn)為同時(shí)讓33臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)工作非常困難，因?yàn)槊媾R著相互干擾而引發(fā)的共震等復(fù)雜問(wèn)題。

三、發(fā)射臺(tái)的基座安裝一套水冷式火焰偏轉(zhuǎn)器。過(guò)去，發(fā)射完火箭之后，整個(gè)基座會(huì)被炸成一片廢墟，這次發(fā)射完成后基座基本完好，這當(dāng)然也是重大技術(shù)成果。

從星艦的發(fā)射，我們看到了美國(guó)太空探索科技公司的在太空探索方面的巨大進(jìn)步，當(dāng)然距離成功還有一段距離。

在這里，我們一定要理解這家公司的目標(biāo)：用一種更低成本的方式將人類(lèi)送上火星，所以星艦的創(chuàng)新過(guò)程中使用了大量民用材料。比如，非要用不銹鋼來(lái)做火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的外殼，一定要使用可重復(fù)點(diǎn)火的發(fā)動(dòng)機(jī)等等。

現(xiàn)在看，星艦的失敗可能又與缺少一種更好的發(fā)動(dòng)機(jī)有關(guān)。道理很簡(jiǎn)單，如果使用推力更大的發(fā)動(dòng)機(jī)，將發(fā)動(dòng)機(jī)數(shù)量降低一半，那么一級(jí)火箭的復(fù)雜性和故障率就會(huì)出現(xiàn)指數(shù)級(jí)下降。我們不是說(shuō)猛禽發(fā)動(dòng)機(jī)不好，其實(shí)這是一種當(dāng)今世界最先進(jìn)、最高效的“全流量分級(jí)燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)”。

馬斯克曾在推特上宣布，猛禽燃燒室壓可達(dá)268.9bar，超過(guò)了俄羅斯經(jīng)典火箭發(fā)動(dòng)機(jī)RD-180的257bar，這本身很強(qiáng)。其推力面積比強(qiáng)大到?jīng)]有朋友，僅僅1.3m噴管直徑能提供200噸級(jí)推力，甚至比固推更高。

然而，猛禽的靚麗數(shù)據(jù)背后是是可靠性嚴(yán)重不足的，一個(gè)是高室壓，一個(gè)是高推重比。猛禽提高室壓比較容易做到，但是代價(jià)就是泵系能不能扛住。而泵系為了維持高壓必須高轉(zhuǎn)，這對(duì)高溫高壓和特種材料的軸承系統(tǒng)和滑油系統(tǒng)要求非常高。在多臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)共同工作時(shí)，振動(dòng)過(guò)大或者是遇到較大沖擊波，很容易觸發(fā)破壞性結(jié)果。

現(xiàn)在的問(wèn)題是：中國(guó)未來(lái)有可能研制出與星艦同類(lèi)的重型火箭嗎？當(dāng)然有希望，其實(shí)我們一直在做準(zhǔn)備工作。

最讓人驚喜的應(yīng)該還是2022年11月26日成功試車(chē)的被稱(chēng)作“130噸級(jí)重復(fù)使用液氧煤油補(bǔ)燃循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)”。

這款發(fā)動(dòng)機(jī)的試車(chē)先是啟動(dòng)了50秒，然后停了500秒，接著又啟動(dòng)了50秒，整個(gè)過(guò)程中一切正常。自此，中國(guó)已經(jīng)獲得了基于高壓補(bǔ)燃循環(huán)方案的兩次點(diǎn)火起動(dòng)等關(guān)鍵技術(shù)，官方稱(chēng)這款發(fā)動(dòng)機(jī)具有綜合性能高、拓展能力強(qiáng)、可靠性高等特點(diǎn)，將有力支撐我國(guó)重復(fù)使用航天運(yùn)載器發(fā)展，大大提升我國(guó)大規(guī)模、低成本空間運(yùn)輸能力。

中國(guó)在液氧甲烷火箭發(fā)動(dòng)機(jī)領(lǐng)域正在追趕美國(guó)，為什么非要選擇這種燃料呢？是因?yàn)檫@種火箭的燃料在燃燒時(shí)不會(huì)在預(yù)燃室和燃燒室內(nèi)結(jié)焦形成積碳。

所以，我們關(guān)注星艦是否能成功，更應(yīng)該關(guān)注其發(fā)動(dòng)機(jī)是否能在起飛和回收階段都能穩(wěn)定工作，而且是否滿足可重復(fù)使用的要求。中國(guó)在這方面當(dāng)然有差距，但是我們也在一步一個(gè)腳印追趕，甚至可以多借鑒美國(guó)人經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)。