作者：科學聲音 吳京平（平哥）

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2016年，馬斯克終于搞定了一級火箭的回收，他算是開創(chuàng)了歷史。以前他搞的東西都是前人已經(jīng)做過了的，他只是追趕。但是火箭的垂直回收再利用,他是第一個做到的，可以說馬斯克開創(chuàng)了歷史。

獵鷹9號火箭雖然性能極佳，發(fā)射一般的衛(wèi)星沒問題，但是要發(fā)射重型的航天器，發(fā)射深空探測器，那就有點力不從心了。馬斯克想去火星啊，獵鷹9號是完不成這個任務(wù)的。

所以，獵鷹9號改進到Block5就定型了，不再大幅度改進，用來掙錢，用來維持現(xiàn)金流已經(jīng)足夠用，馬斯克要把注意力轉(zhuǎn)到其他方面去。

要想增加運載能力，最簡單的辦法就是捆綁式，像長二捆那樣，效果立竿見影。但是馬斯克不喜歡捆綁式，因為助推器這東西說大不大，說小也不小。扔了可惜，裝回收裝置吧，沒地方，不合算。

在馬斯克看來，“蚊子腿也是肉”，能回收盡量回收。即便是火箭整流罩，那也要花上百萬美金，扔了也可惜啊。

整流罩也是有重量的，所以呢，火箭起飛以后，飛出稠密大氣層，馬上就會把整流罩給扔了，這樣可以減輕重量?？梢栽谡髡稚涎b降落傘，降落傘可以通過拉繩子來操縱。所以呢，SpaceX弄了一艘大船，張開一張大網(wǎng)，在指定的海域等著整流罩掉下來。你就看吧，整流罩從天上慢慢飄下來，在風的作用下不一定往哪邊跑，海面上那艘大船來回亂轉(zhuǎn)悠，死跟著降落傘跑。好不容易趕上了，整流罩掉進大網(wǎng)里了，但是風一吹，降落傘被吹起來，把整流罩給拽到了水里，這下白忙了。所以啊，及時切掉降落傘是很重要的。

（如今，經(jīng)過不斷的迭代，SpaceX已經(jīng)不再用船來張網(wǎng)捕捉整流罩，干脆讓整流罩掉海里再撈）

當然啦，我們的長征2號和長征4號從發(fā)射場發(fā)射，比如從山西發(fā)射的長征4號通常發(fā)射的是極軌衛(wèi)星，豎著繞地球轉(zhuǎn)悠。飛起來以后朝南飛，到了湖北或者重慶這一代，剛好要扔整流罩。結(jié)果就被農(nóng)民撿回去當了車棚的頂，您放心，浪費不了。

本著多快好省的精神，重型獵鷹火箭最后采用的辦法就是把三根一模一樣的一級火箭捆在一起，加裝了捆綁鎖閉機構(gòu)。三枚火箭的起飛推力達到了2200噸，近地軌道的運送能力達到了64噸，同步轉(zhuǎn)移軌道的運送能力達到了27噸，火星軌道的運送能力達到了17噸。

火箭一起飛，中間的芯級火箭就開始憋小油門，主要靠兩邊的助推器來用力。兩邊的助推器飛不了多久就燒光了。這時候火箭離發(fā)射場沒多遠，助推器可以調(diào)頭飛回發(fā)射場降落。

等兩邊的助推器扔掉了，中間的芯級火箭開始開足馬力把載荷往上送。等一級火箭燒光了，下邊的平板大船正在大西洋上等著呢。按照一般的流程降落在平板大船上，這樣一級火箭全部回收。

我聽到這個消息的時候，心里咯噔一下。因為重型獵鷹獵鷹終于要去觸碰那個航天界最重要的禁忌了，那就是多發(fā)動機并聯(lián)。當年的N1火箭就是因為協(xié)調(diào)不好30個發(fā)動機的振動，因而導(dǎo)致燃料管被振壞而爆炸。

獵鷹9號是9個發(fā)動機也還不算離譜，我們的長征5號算上助推器，發(fā)動機也有10個呢。但是重型獵鷹的發(fā)動機數(shù)量是27個，乖乖，快趕上當初的N1了。這要是行的話，科羅廖夫的棺材板要壓不住了。

其實吧，馬斯克本來就是并聯(lián)狂魔，特斯拉電動車的電池就是幾千顆圓柱電池湊在一起構(gòu)成了動力系統(tǒng)，管理這上千的電池充放電能搞定，難道27個發(fā)動機就搞不定？盡管如此，馬斯克也并沒有十足的把握，低調(diào)，盡量低調(diào)一點。

過去新版火箭的第一次發(fā)射，要是慎重考慮的話，一般是放配重，裝個無線電信標，能發(fā)回一些數(shù)據(jù)就夠了。馬斯克腦子多好使啊，干脆拿來做廣告了。重型獵鷹第一次測試的載荷只有一輛紅色的跑車，當然，當時并不是去火星的發(fā)射窗口，按照理論計算，跑車的重量不超過2噸。一口氣送到火星軌道是沒問題的，但是當時火星并不在這個位置，所以跑車是遇不上火星的。沒關(guān)系，能說明問題就夠了。

重型獵鷹火箭的第一次發(fā)射也是一推再推，最后推遲到了2018年的2月。馬斯克粉絲多啊，好多人都盼著重型獵鷹火箭能成，因為這是當時世界上現(xiàn)役的最大的火箭。一家私企超過國家隊的水平，在航天界這還是件破天荒的事兒。

你別說，重型獵鷹火箭還是真發(fā)射成功了。當27顆梅林發(fā)動機點燃，推著火箭冉冉上升的時候，有無數(shù)人在歡呼。

兩枚助推器先燒光了，分離以后，一掉頭，返回了發(fā)射場，而且還是兩枚，齊刷刷地站在那里，就像是雙人跳水一樣動作整齊。

中間的芯級火箭在完成任務(wù)之后，本來要在船上降落，但是這次沒搞定，芯級火箭掉進了海里，好在也不是什么大事兒，有一點美中不足而已。二級火箭順利地把特斯拉跑車送進了去小行星帶的軌道，這次是遇不上火星了，下次爭取。

至此，重型獵鷹火箭算是獲得了成功，也就是說，在現(xiàn)代的技術(shù)條件下。多個發(fā)動機并聯(lián)也是可行的，而且是安全的。這也就為人類制造超大型火箭奠定了基礎(chǔ)。我們不必去研發(fā)超大型發(fā)動機了，可以用相對較小的發(fā)動機來并聯(lián)。

重型獵鷹火箭的發(fā)射次數(shù)不多，因為這個運載能力高不成低不就。運載一般的商業(yè)衛(wèi)星用不著，運載登月艙這樣的載荷吧，又不夠。除非是攢下足夠多的貨物一次性全都運上去。即便如此，重型獵鷹也是目前來說，運載能力最大的火箭了。

從此，SpaceX開始把其他的航天企業(yè)甩在后邊，包括當年NASA帶著一起成長起來的那些供應(yīng)商，比如波音和洛克希德·馬丁。它們都是軍火巨頭，在國際上都是響當當?shù)摹?/p>

洛克希德?lián)碛杏钪嫔裣盗谢鸺Ｄ壳爸鞔虻氖怯钪嫔?，第一級用的是俄羅斯的RD180發(fā)動機。沒辦法，俄國人的產(chǎn)品真是好用啊。美國現(xiàn)在也在研發(fā)替代產(chǎn)品，因為美俄關(guān)系并不好，萬一哪天斷了供，那可不好辦，盡管現(xiàn)在還有一點存貨，但是畢竟用一個少一個了。美國航空噴氣公司研發(fā)的AR-1發(fā)動機現(xiàn)在還丁零當啷的沒搞定呢，和人家價錢便宜量又足的RD180比起來，真是沒法比。

宇宙神5用的助推器是固體火箭，這方面美國人很擅長。二級是半人馬座上面級，用氫氧發(fā)動機，這個也是美國的拿手好戲。

波音擁有德爾塔4型重型火箭，這個火箭的一級也是三根捆在一起的。中間的算是一級火箭，旁邊的算助推器。每一根火箭擁有一臺RS68氫氧火箭發(fā)動機，推力300噸，3臺加起來是900噸左右。這個火箭本來是麥道公司的，后來麥道被波音公司收購了，所以也就劃歸了波音的旗下。

這兩家組成發(fā)射聯(lián)盟，壟斷了美國的航天發(fā)射市場。他們的特點就是貴，貴得離譜。哥倫比亞號航天飛機出事以后，大家都明白，航天飛機肯定是要逐步退役的，因為這種東西的維護費用越來越貴。很多零部件供應(yīng)商都不再生產(chǎn)了。專門小批量生產(chǎn)一點配件，當然很貴。換成新的吧，沒人敢，系統(tǒng)太復(fù)雜了，沒人敢隨便去修改。再說了，客貨混裝本來就不是一個合算的買賣，為了發(fā)射一個衛(wèi)星，非要讓7個宇航員陪著，這算是哪一出啊？所以，NASA在2011年立項，要研發(fā)下一代火箭和飛船。

在NASA看來，近地空間已經(jīng)沒多大意思了，交給民間商業(yè)公司去發(fā)射足以應(yīng)付。作為國家隊，下一步的任務(wù)是要探月和探火。近地軌道的運載能力起碼要達到70~150噸才夠用。去月球的話，一枚火箭就夠了，和當年的土星5號差不多。去火星的話，需要多次發(fā)射多次拼接，然后再去火星。

總之，現(xiàn)有的火箭是根本不夠用的，必須研發(fā)超越土星5號的巨型火箭，這種巨型火箭就是所謂的“太空發(fā)射系統(tǒng)”。他們采用的技術(shù)還是繼承自航天飛機，有那么好的氫氧發(fā)動機，為啥不用呢？那個橙紅色的大罐子，改一改就是火箭的主體。兩個巨大的固體火箭助推器也是和航天飛機一脈相承的。

美國已經(jīng)很多年沒造過載人飛船了，這次立項的獵戶座飛船一次能運載7個宇航員，比過去的阿波羅飛船大多了。跟航天飛機是一個量級的。這個項目和過去的阿波羅計劃以及航天飛機計劃一樣，家家有份，雨露均沾。

洛克達因負責液體發(fā)動機，編號RS-25D，其實就是航天飛機的發(fā)動機的改進版，但是當時考慮要重復(fù)使用，因此比較貴，如今是一次性使用，起碼要簡化一下，壓低成本，太空發(fā)射系統(tǒng)的一級火箭需要用到4臺這樣的氫氧發(fā)動機。

洛克達因是老牌的火箭發(fā)動機供應(yīng)商，功力深厚。如今洛克達因早就成了造航空發(fā)動機的普拉特惠特尼公司的一個下屬部門，普惠公司又是聯(lián)合技術(shù)公司的子公司。這個聯(lián)合技術(shù)公司真是五花八門什么都搞，奧迪斯電梯就是他們家的。中間有一段時間收購了西科斯基飛機公司，就是生產(chǎn)黑鷹和阿帕奇直升機的那一家，后來洛克希德馬丁又從他們手里把西科斯基給買去了。再后來聯(lián)合技術(shù)公司和雷神公司合并了，雷神就是生產(chǎn)愛國者導(dǎo)彈的那家。反正經(jīng)過一系列的收購和重組，現(xiàn)在各大軍工企業(yè)是打斷骨頭連著筋，形成了幾家壟斷巨頭。

固體助推器試車

固體助推器是諾斯羅普-格魯門公司來負責。這個一直是他們的工作。反正太空發(fā)射系統(tǒng)這個項目是把NASA幾十年來培養(yǎng)的廠商全都捎帶上了，每年都要穩(wěn)定的投入30~50億美元，這么多年就沒斷過。

所以太空發(fā)射系統(tǒng)的開發(fā)者團隊不可謂不豪華，基本上就相當于是美國的國家隊?？上В麄兊拈_發(fā)效率實在是不怎么樣，一再地拖期跳票。即便如此，NASA和國會也沒有放棄這個項目。因為雞蛋不能放在一個籃子里。馬斯克倒是效率高，但是要保持平衡。NASA一方面保住老牌的軍工復(fù)合體，一方面大力推動私營企業(yè)來加入航天事業(yè)。馬斯克只是其中的一個佼佼者罷了。后邊還有藍色起源、內(nèi)華達山脈等等一連串的民營公司呢。

2019年，這一年是阿波羅登月50周年紀念。NASA宣布了阿忒彌斯計劃。要重返月球，而且要在月球表面建立考察站，在環(huán)繞月球的軌道建立一個月球之門空間站，而且可以當做是去火星的集結(jié)地，總之有多重考慮。按照計劃，應(yīng)該是在今年，用太空發(fā)射系統(tǒng)來發(fā)射獵戶座飛船，實現(xiàn)不載人繞月飛行?？上ASA沒有明確具體的日期。前一陣子RS-25D發(fā)動機做地面測試，似乎是有問題。原定計劃要堅持485秒，但是實際上只開機一分多鐘就熄火的，肯定是發(fā)現(xiàn)了什么問題。

登月艙方案，NASA交給了SpaceX，藍色起源和洛馬等等國家隊的豪華組合最后也沒能中標。SpaceX的星艦雖然在不斷地炸，好歹在穩(wěn)步推進。而且價錢還便宜，人家還自帶火箭，萬一太空發(fā)射系統(tǒng)還是老跳票。NASA也不能無限制地等下去對吧。

SpaceX的一大特點就是態(tài)度好，動作麻利。當藍色起源的火箭還只是一個PPT的時候，人家馬斯克的火箭就已經(jīng)在搞商業(yè)發(fā)射了。盡管馬斯克的星艦巨型火箭的驗證版本連炸了好幾回，那也比八字還沒一撇強得多。每次測試，都把NASA的人請去觀摩，怎么說也是客戶啊，伺候好甲方是理所應(yīng)當?shù)摹?/p>

馬斯克從獵鷹1號搞起，后來拿出了金牌火箭獵鷹9號，這是當之無愧的勞模，商業(yè)發(fā)射的主力軍。然后靠并聯(lián)三根獵鷹9號的一級，弄出了個重型獵鷹火箭，成了當下運載能力最大的火箭。但是因為運載能力搞高不成低不就，所以發(fā)射機會不多。好在這本來就是用獵鷹9號的箭體拼出來的，倒是一點都不浪費。

馬斯克當然不會滿足于此。盡管梅林發(fā)動機推重比逆天，但是因為是燃氣發(fā)生器循環(huán)，所以比沖不是很出色。如果要造更大的火箭，造更大的發(fā)動機。靠燃氣發(fā)生器是不行的，必須用分級燃燒。就像航天飛機的發(fā)動機那樣，起碼要達到300噸左右的推力，然后靠并聯(lián)一大捆來制造巨型火箭，這顆火箭的規(guī)模遠超土星5號。

馬斯克把下一代火箭命名為星艦。首先要為這顆火箭設(shè)計一款新的發(fā)動機。這顆發(fā)動機的代號叫做“猛禽”。這顆發(fā)動機要走的路注定是不尋常的。首先，燃料就過去的發(fā)動機完全不一樣。我們下次再說。

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