美国猎鹰重型火箭的白菜价格对我国航天发

本文作者：相复励

2月7日，美国东部时间14:45，美国太空探索技术公司的猎鹰重型运载火箭，在超过十万现场观众的注视下，从佛罗里达肯尼迪航天中心完成了首次试飞。

这是一次无比吸引眼球的超级营销——一辆红色特斯拉Roadster跑车被这枚火箭送入太空，一个身着SpaceX已经公布的宇航服的“驾驶员”假人“Starman”以非常酷炫的方式坐在驾驶位上。

一同送入太空的，还有一个加固硬盘，上面存储了阿西莫夫的科幻小说《基地》。另外，名SpaceX员工的名字也被刻在饰板上，随着火箭升入浩瀚太空。一时间，埃隆?马斯克，这个出生在南非，拥有加拿大和美国双重国籍的科技怪才和商人，再次成为全球媒体的焦点。

猎鹰重型运载火箭是一个高70米，起飞重量.8吨的庞然大物。与之相比，我国目前 的长征五号运载火箭，相应数据为高56.97米，起飞重量吨，小了整整一号。起飞时，27台梅林1D液氧 发动机同时工作，赋予了猎鹰重型运载火箭多达吨的起飞推力，为世界各国现役运载火箭之最。这个推力，仅次于伟大的阿波罗计划所使用的土星五号火箭——吨，以及人类另一个疯狂的计划，把“暴风雪”号航天飞机送入太空，推力多达吨的苏联能源号火箭。

强大的推力，赋予了重型猎鹰极其可观的运载能力。其近地轨道（LEO）运载能力高达63.8吨，地球同步轨道（GTO）运载能力为26.7吨，火星轨道运载能力也有16.8吨。这些数据，让其他一众现役火箭相形见绌：美空*使用的宇宙神5型运载火箭， 运载能力为近地轨道19吨，地球同步轨道8.7吨；NASA使用的德尔塔4型火箭，相应数据为近地轨道22.5吨，地球同步轨道13吨；欧洲航天局使用的阿里亚娜5ECA火箭为近地轨道21吨，地球同步轨道10.5吨；我国 的长征五号运载火箭，则是近地轨道25吨，地球同步轨道13吨；日本的H2B火箭，地球同步轨道仅为8吨。

重型猎鹰运载火箭，在技术特点上采取了最“简单粗暴”的方式——其火箭 级创纪录地使用了27台梅林1D发动机并联同时工作。对传统火箭来说，这种“推力不足数量补”是一个不得已而为之的做法，因为并联的发动机越多，往往可靠性也会越差，一旦其中一台发动机出现故障，都会对火箭产生致命的威胁。

图片：苏联的N1登月火箭

很典型的反面教训就是苏联当年的登月火箭N1，这种包含五级，仅 级就使用30台NK-15液氧 发动机并联工作的怪物，过于复杂的发动机群导致输送推进剂的管道设计也极其复杂，这也是导致N1火箭最终失败的最直接原因。年下马前，N1火箭的4次试射无一成功。

美国人在开发相同级别的土星五号时，走了不同的技术路线，没有像苏联人那样简单地在各级堆砌推力相对不足的小型发动机，而是在每级都使用推力更大的发动机，但减少并联数量。土星五号 级使用5台F-1发动机，推进剂为液氧和 ，第二级使用液氧液氢推进的5台J-2发动机，第三极使用单台J-2发动机。土星五号的9次试射全部成功，也证明了这种思路的正确性。

图片：从这个角度清晰可见猎鹰重型火箭并联的27个梅林发动机

但是，SpaceX公司则完全颠覆了传统做法。虽然这里有SpaceX作为商业航天公司，无力直接高价购买俄罗斯的高压补燃循环液氧 发动机技术，只好因地制宜研制构型最简单的燃气发生器液氧 发动机这种不得已而为之的原因，但也证明了SpaceX团队深厚的技术功底。他们用相对简单的构型，开发出了梅林1D，这种世界液体火箭发动机中的佼佼者。

梅林1D，这种在包含推力矢量动作器情况下，全重也仅仅为千克的发动机，地面推力达67吨，真空推力74吨，推重比高达以上，超越了苏联时代的NK-33，一跃成为人类液体火箭发动机推重比 的型号。更何况，其他很多型号发动机在计算重量时，压根就没有包括推力矢量动作器，梅林1D推重比的含金量很高。其紧凑的体积，也便于火箭的整体布置。重型猎鹰3.66米的壳体内，一下就塞进了9台梅林1D。

虽然和高端的高压补燃发动机相比，梅林1D这种没有高压补燃循环环节的燃气发生器发动机，从理论上来说，燃烧效率不够高，比冲相对较低，但通过优化设计和先进的制造技术，梅林1D海平面比冲也到了秒，真空比冲为秒，不但成为传统燃气发生器循环液氧 发动机中比冲 的型号，其比冲甚至能够与专门设计的真空版高压补燃液氧 发动机相媲美。

更为先进的是，由于采取了针栓式喷注器，梅林发动机的涡轮泵流量可以在一个很大的范围内调整，使发动机推力调整范围也很大。这样，本身梅林发动机可靠性就已经很高，再加上发动机推力调节能力强，即便并联的27台发动机有1台出现故障，其他发动机可以迅速自动增加推力进行补偿，大大增强了火箭整体的可靠性。

猎鹰重型火箭更有吸引力的是它极其低廉的成本。通过缩短供应链，尽力做到火箭各个子系统自己设计生产，以及高度商业化的运作模式，SpaceX将猎鹰重型火箭的发射价格压到了一个难以置信的程度。上对其一次发射的报价是万美元，这是一个前所未有的低价。相比而言，NASA使用的德尔塔4型火箭，每次发射报价3.36亿美元，欧洲阿丽亚娜5系列火箭的发射报价也超过了2.5亿美元，都比猎鹰重型火箭要高不少——要知道，这些可都是一次性使用的火箭。

更何况，“助推器回收”还是猎鹰重型火箭一个很重要的亮点和卖点。在2月7日的这次发射中，猎鹰重型火箭的两枚助推器就成功回收。按照埃隆?马斯克的说法，使用回收过的“二手”助推器进行再次发射，价格还可以打个七折。这个价格，甚至低于廉价的中国长城公司。中国长城公司长征三号乙运载火箭的发射报价也达到了万美元。这会给SpaceX公司带来商业火箭发射领域前所未有的压倒性价格优势。从单位质量载荷成本看，猎鹰重型火箭发射成本低到了美元/千克，几乎是NASA德尔塔4型火箭美元/千克的十分之一！

之前，中国的低价优势能让中国在航天发射领域取得一定份额，例如我们曾在90年代就为休斯、摩托罗拉等美国公司发射过26颗各类卫星，近年来也曾为尼日利亚、委内瑞拉等国进行过商业发射，但在SpaceX公司的巨大冲击面前，这些份额能不能守住，将是个很大的挑战。SpaceX近来的势头很猛，仅在年美国的29次火箭发射中，同属于SpaceX公司的猎鹰9号火箭就占了其中的18次。

图片：红圈处是我国未来将发展的长征九号重型火箭

虽然SpaceX公司当前财务状况并不好，这次如好莱坞颁奖典礼般炒作的发射，也有很强的融资和广告植入成分，但不可否认，猎鹰重型运载火箭的这次发射，将在商业航天领域引起极其激烈的竞争。SpaceX在技术和运营上，为其他商业航天公司立起了双重的标杆。

我国的国情和航天基础与美国有着很大的差别，工业基础的沉淀还有不小差距。虽然出现了翎客空间、航天科工技术有限公司等以商业模式运作的航天公司，但未来很长一段时间内，不会具备与现阶段SpaceX相抗衡的商业航天企业。比较现实地说，在技术层面的赶超，例如长征九号这种预计近地轨道载荷吨的 重型型号，还需要“国家队”的力量，商业航天则更侧重于低成本快速发射能力和可回收能力的发展。但整体上看，中美之间的差距正在缩小。在不远的未来，我们也能看到国产吨级以上重型运载火箭的腾飞！

本文为UC大鱼号 签约作者稿件，未经大鱼号平台事先书面同意，禁止任何平台转载或以其他未经大鱼号平台事先同意的方式使用。欢迎在UC头条科罗廖夫的大鱼号。

成为会员后，加小密圈后，每周一场的直播均可免费参与，还包括我读书会本音频*事书籍。还有机会听我唠一些有趣的小故事。

推荐阅读：

年4月30日，北越*队攻陷南越“总统府”的坦克！

中国曝光不怕扫雷的 地雷，雷场让美*都不可逾越!

年北越罕见照片：除了保家卫国还有和平生活！

温馨提示：欢迎来稿，选题、内容、题材不限，文章、漫画、视频均可(邮箱：gaosga