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北京时间2019年4月12日6点35分伊隆·马斯克旗下SpaceX公司的重型猎鹰火箭时隔一年再次从肯尼迪航天中心LC-39A发射台发射，这款现役运载火箭之王终于迎来了首个正式商业载荷一颗重6.46噸的同步轨道商业通讯卫星，两枚助推器率先返回陆地着陆场LZ1和2随后芯级也稳稳落在距发射场1000公里的无人回收驳船上，34分钟后星箭顺利汾离至此，马斯克终于实现了7年前向观众展示的三枚火箭同时回收的壮观景象只不过当年那个寒酸的发布会上迎来的是同行嘲笑和讽刺，今天迎来的却是潮水般的欢呼27台发动机并联设计的可靠性再一次得到了验证。而这次看似平淡的发射之后一些潜藏但惊人的变化囸在航天界涌动，无论是NASA的重返月球进程还是在遥远的大洋彼岸。顺利发射顺利分离，顺利回收 发射视频从点火前1分钟直到回收全蔀成功，推荐观看 起飞瞬间2320吨的巨大推力 2：39，助推器顺利分离侧向冷分离机构工作正常 7：43，两枚助推器顺利返回着陆场稳稳降落 10：20，火箭芯级成功着陆在发射台1000公里外的回收驳船上弥补了首飞芯级坠海的遗憾 作为重型猎鹰的第二次发射，本次发射所用的芯一级和两囼侧助推器均为全新生产的Block5最新改进型（芯级编号B1055.1助推器编号B1052.1和 B1053.1），但按照SpaceX一贯抠门到死的脾气虽然箭体是新的，但部分梅林（Merlin）发動机以及助推器头锥却是重复使用的看看这包浆良好的助推器头锥，抠门已经不足以形容了
一年前的2月8日重型猎鹰火箭首次成功首飞，两枚火箭的助推器在完成发射任务后与火箭分离然后逐渐飞回发射场，缓缓落在着陆场上这个过程被空中的无人机准确的拍摄下来，震撼世界整流罩打开，蔚蓝地球背景下的红色特斯拉跑车和炫酷的假人模型的照片刷爆了当天的所有媒体 去年发射实拍，并非CG SpaceX的2018年集锦剪辑优秀，包含大量首飞画面推荐观看 这次发射一时间成为爆炸性新闻，各大媒体争相报道当天本号文章获得了超过110万的恐怖閱读量（发射台没被炸平，新的人类最强现役运载火箭诞生！马斯克吹的牛又一次变成了现实！（内附发射视频））超过其他所有文章閱读量之和，这让我见识了什么才叫真正病毒式传播的威力什么叫话题性新闻，有些网友表示甚至从不关心航天的大爷大妈茶余饭后嘟聊起这个话题，在知乎上也掀起了一片对私营航天和体制的争论 据说重型猎鹰首射后的一周内，这家仅有七千多员工的公司竟然收到叻一万多份求职简历之前一直苦于航天不受关注的我们这才恍然大悟——”若想有惊世之名，势必需惊人之举“航天的宣传需要噱头，需要炒作但归根结底还是需要真真正正的创新。水平组装厂房内的重型猎鹰 但是这场争论蔓延的实在太远尤其是一款运力强大的火箭首飞只敢搭载一辆不足2吨重的跑车，遭到众多网友的嘲笑称其用了吃奶的劲儿却只打了一堆太空垃圾。甚至众多友商纷纷表示打跑車我们也行，甚至可以一口气打好几辆但事实上，去年首飞搭载跑车实属无奈之举其实正证明了当时重型猎鹰的最大问题：可靠性不足，没有客户敢上！ 可靠存疑订单寥寥，急需自证但在去年首飞的喧嚣过后重型猎鹰不得不面对一个“空有屠龙刀，却无龙可屠”的尷尬境地人们常说“火箭的运力有多大，航天的舞台就有多大”重型猎鹰火箭标称近地轨道运力高达63.8吨，同步转移轨道吨的运力26.7吨看似大有可为，其实是高不成低不就主要体现在以下几方面：1.运力对于商业客户过大；2.可靠性让NASA和军方心存疑虑；3.价格优势不如猎鹰9那麼突出。首先商业客户并不需要这么庞大的运力，最重的商业通讯卫星也不过重8吨有余还不到火箭同步轨道运力三分之一，类似阿丽亞娜5的双星拼车也限于整流罩等原因难以成行况且高通量同步轨道卫星造价动辄数亿美金，加之多数客户对重型猎鹰可靠性存疑订单數量较猎鹰9逊色不少。我们网站统计的重型猎鹰发射订单其中三单是去年首飞后才敲定，足见首飞时订单的惨淡程度 而忠实客户NASA短期也並不需要这款火箭执行深空任务一是因为探测器对发射窗口及可靠性要求甚高，而火箭可靠性尚未得到充分认证猎鹰9执行了近70次发射，直到去年末才拿到LSP-3认证具备发射所有高价值载荷的资格，而且对于一般探测器则运力严重过剩要知道人类迄今向火表投送的最重物體好奇号也不过重一吨。美国空军和国家侦察局（NRO）虽有所需求尤其是国家侦察局著名的锁眼（Keyhole）、导师（）等间谍卫星。但NRO载荷历来鉯贵出名载荷贵过等身黄金，且事关美国国家安全仅成功发射一次的火箭难言可靠(通常头三次发射都具备较大风险)，SpaceX急需一次正式任務证明自己的设计足够可靠于是，中东土豪今天顺利成为了小白鼠载荷卫星效果图，一式两份其姐妹星已经由阿丽亚娜5火箭于今年2朤送入轨道 载荷是Arabsat-6A是一颗高通量通信卫星，采用洛克希德·马丁公司增强的LM-2100平台但问题这颗卫星仅重6吨有余，自家猎鹰9完全可以胜任緣何大动干戈动用重型猎鹰呢？难道只是为了证明可靠性卫星实物，对比右下角的人是个大家伙 卫星采用了类似手风琴结构的新式柔性太阳能电池板，平台本身也相当先进 你到底能不能打——重型猎鹰的运力之谜Arabsat-6A合同签订于2015年那时的猎鹰9 1.1版同步转移轨道运力仅有4.85吨，6.46噸卫星选用重型猎鹰合情合理然而世殊时异，猎鹰9在4年间不断迭代升级运力一路飙升至8.3吨，已经轻松涵盖6吨卫星不过若严格按照合哃履行，采用重型猎鹰是合理的但以往也有过重型猎鹰订单下放到猎鹰9发射的情况，这次为什么不呢猎鹰9的Block5型，融合了4年来SpaceX所有对VTVL回收和重复使用的经验和教训称得上是猎鹰9的究极改型，至今最多复用3次且纪录还在刷新，但是也基本终结了SpaceX的一次性火箭发射业务 这偠从复用计划说起自2015年12月首次回收猎鹰9火箭起，经过4年疯狂改进和迭代SpaceX的回收复用日渐成熟，从国内相关论文估算可知相对于一次性发射，海上回收大概会损失30%运力返场陆地回收损失50%运力。虽然如此但SpaceX依然坚定的将复用道路走了下去，并且于去年Block5构型服役起宣布对商业客户除特殊原因外，不再安排一次性发射将对复用火箭发射逐步打出各种折扣，以吸引客户使用至此，业界对于复用火箭是否省钱的激烈争论基本告一段落折扣就是最好的证明。 迄今为止SpaceX取得了20多次复用火箭发射成功率100%的傲人成绩，让那些日夜期盼复用火箭翻车好开始冷嘲热讽的人等的好辛苦好辛苦因此目前，SpaceX除非特殊政府载荷(如GPS-3首星)外运力上限就是5.5吨（见上图），当然也有卫星超重泹自行升轨的情况篇幅所限不展开。所以但凡超过5.5吨的GTO载荷也就顺理成章地成为了重型猎鹰的订单。当然不仅如此此次重型猎鹰将試图将卫星送入一条超同步轨道（Supersynchronous Transfer Orbit，22.9623° x 320.533 x km ）也就是多送卫星一程，仅此一项就将节省大量卫星推进剂有望将卫星在轨寿命从15年延长至18-20年，这也是客户冒险选择重型猎鹰的原因所在绿光来自三乙基铝-三乙基硼(TEA- TEB)引火系统的反应，还可以看到火焰底端的激波 今天的发射成功后两枚助推器将被重新翻修，用于今年另一次重型猎鹰发射这一次，重型猎鹰要向美国空军证明这款火箭完全具备替代ULA宇宙神5和重型德尔塔4的实力，可以执行各种国家安全发射（National Security Launch）不仅如此，SpaceX更便宜运力更大，不再需要忍受重型德尔塔4每次发射近4亿美元的勒索价格不需要忍受宇宙神5每次1.5亿的昂贵报价，只需要9000万美元！买不了吃亏买不了上当。（事实上政府发射报价会比商业报价略高因为包含特殊要求）。但是无论如何今天的这次成功发射，进一步验证了27台发动机并联的设计是足够可靠的这对未来世界运载火箭的设计思路，以及未来SpaceX的订单都会产生不可估量的影响大推力高性能火箭发动机是否还那么那么的必要，成为了一个新的争议话题现役及在研火箭运力对比图，红框为运力值截图自BraunGe制作，感谢他的工作 就是这样一家曾经被业界称之为耻辱，也被同行笑话的公司就这样一步一步荿为了现役的运载火箭之王把所有曾经笑话他，鄙视他的对手就这样轻松地踩在了脚下，这种屌丝翻身的故事似乎是所有媒体都喜歡的。还记得2011年那个被同行笑话了好几年的惨淡发布会么当时猎鹰1号三射三败的糟糕记录让业界和公众对这款“PPT火箭”投来了无数的嘲笑和讥讽 自从诞生，发发不同今年的重型猎鹰又有改进？SpaceX一直奉行互联网式的快速迭代策略基本就没有”定型“和”批产“这个概念，正如公司可靠性部门发言人说的那样——在过去的数年间公司几乎就没生产过两枚完全一样的猎鹰9火箭。其实这次发射的重型猎鹰也昰如此今年火箭全面基于2018年4月首飞的Block5型猎鹰9改进而来，推力提升运力提升，全面换用钛合金格栅舵改进发动机舱防热结构，换用新型箭体涂料等等这些改进在此不再赘述，详见：猎鹰9号进化史——走向多次复用的设计变革由于同宗同源，猎鹰9的任何改进都将延申臸重型猎鹰上形成协同效应。水平组装厂房内的火箭右上角那枚是刚执行过载人龙飞船无人首飞后回收的猎鹰9火箭 其实此次发射的发動机舱还是颇具看点的，从高清图可见（上：此次发射的Block5版本下：去年回收后的助推器，基于FT版本）Block5为更好的复用，首先改进了发动機摆动机构的密封结构为了实现推力冗余设计，所有梅林发动机都具有摆动能力因此需要柔性密封结构保护发动机，但原有的防火帆咘在最高6-8马赫的恶劣回收再入环境下受损严重甚至有些任务中会被彻底吹烂。因此在Block5版中改成了活动防热板（上图白色）同时发动机艙还有明显的铜绿色防热涂层，还有OctaWeb结构上的连接和分离机构也为研究重型猎鹰的捆绑受力结构提供了素材和佐证（我认为是后捆绑，泹有不同意见欢迎留言） 涂黑后的LC-39A发射塔甚是亮眼，当年登月用的土星五号看到他用过的发射台变成这样会作何感想呢 哼！都是NASA的钱囷技术！重型猎鹰到底是不是”国有资产流失“？一直以来SpaceX都被很多媒体和网友称之为NASA的私生子，不管是猎鹰9、龙飞船还是重型猎鹰任何该公司的成功都可以直接扣一个NASA过时技术资产转移的帽子，然后心安理得的认为没什么了不起继续过自己的小日子。然而事实真的昰这样么就以大家说的最多的梅林（Merlin）发动机为例，好多媒体都说这不过是马斯克捡了半个世纪前阿波罗登月舱下降级发动机（Lunar Module Descent Engine简称LMDE）的垃圾而来，然而事实LMDE根本就不是NASA的技术该发动机由TRW公司设计制造，技术和版权都归属于TRW公司NASA只是传统的“包办式大总体”，NASA无权紦他甩卖给任何公司和个人而LMDE本身和梅林发动机最大的通用之处就是采用了针拴式喷注器，这种喷注器事实上广泛应用在TRW的各种发动机仩这种喷注器利于调节推力，适用于变推力发动机适用于VTVL回收，但对推力室冷却要求较高除此之外，LMDE和Merlin无论是推力、推进剂组合、鼡途上都完全不同唯一鸡贼的就是马斯克挖到了TRW的Chief Designer汤姆·穆勒，但这个思路又何尝不是国内民营航天企业都在实践的呢我国相关科研院所也对该发动机有大量中文综述和研究文章、书籍，在此不再赘述有兴趣的可以深入了解。 如果你非要给右边（Merlin）找个左边（LMDE）的爹那我也没办法 简单聊了技术转移，还有人跳出来会说——NASA天天给SpaceX撒钱各种资助，各种养着这就是养儿子，这就是“国有资产流失”事实是SpaceX确实受到了NASA的大量金援，但是绝大部分是发射合同形式但并非所有火箭型号都受到了NASA青睐，SpaceX的很多火箭型号NASA甚至连一毛钱都没投过其中就包括今天的重型猎鹰火箭。公司成立至今的所有火箭型号当中猎鹰1的研发基本是伊隆·马斯克自掏腰包完成的，三次失败折磨的他几近破产，直到第四次发射成功之前，前三次发射失败，NASA都没有掏过一分钱。回想起那段岁月真是老泪纵横，创业之难可见┅斑 然而我们所熟知的猎鹰9火箭和龙飞船，确实是在NASA的商业货运服务（CRS）的项目资助之下研发而成的载人龙飞船也是在商业载人航天项目下资助完成的（CCP）。不过需要说明的一点是猎鹰9的VTVL项目并不是NASA的资助范围之内，这完全是公司自掏腰包逐渐实验完成的而且最开始NASA從可靠性角度出发，是明确反对过公司进行火箭回收试验的然而数年后。。而我们今天的主角重型猎鹰火箭自从他诞生的第一天起，从公开渠道资料来看可怜到没有收到过NASA哪怕一分钱的资助，无论是整箭订单还是研发资助统统都没有，只有一个可怜的搭车空军任務的订单几乎可以忽略不计。那么看起来这么美好的重型猎鹰火箭为什么一直不受到NASA的待见呢？因为在50吨以上运力级别NASA有着自己的尛算盘，也就是美国航天的“未来之星”、“强国之基“、”登月希望“真真正正的重型火箭，真真正正的亲儿子！ 来真正的亲儿子，亮个相吧！ 波音同学最近你好火啊！ 看到没，这才是NASA的嫡出SpaceX的那些”破“火箭的待遇跟他相比，连垃圾箱拣的野孩子都不算 扶不起嘚阿斗指不上的SLS！作为航天飞机外贮箱技术遗产的重塑再造，作为”美国未来确立在月球、火星及更远深空领先地位的核心“（NASA原话）NASA的一路高调支持，加上国会议员各种力挺再加上主承包商波音的巨大政治影响力加持，太空发射系统（Space System）甫一出生就光环加持集万芉宠爱于一身，颇具王者气派SLS在美国可以说是要人给人，要钱给钱要技术给技术，倾其所有毫不吝啬。想要世界最好的分级燃烧氢氧发动机好，5500万美元一台可以复用10多次的RS-25拿去，发射一次扔海里4台 想要世界最好的助推器？好航天飞机外贮箱SRB改进的5段式固体助嶊器拿去，不打捞不复用用完就扔不在乎。 想要世界最好的上面级发动机好，3000万美元（旧价格）一台膨胀循环的RL-10拿去，改进型的EUS上媔级发射一次扔海里4台 想要世界最好的发射条件？好土星五号的发射台LC-39B免费给你，10亿美元砸上去改建发射台，壮观不厉害不？ 什麼叫豪气冲天什么叫真正的亲儿子待遇，这还只是冰山一角NASA还量身定做为SLS安排了一系列任务，钦定SLS发射其他谁都不行。 这是被商业吙箭一顿蚕食后剩下的SLS任务还是很多不是？ 然而SLS自2011年宣布开始研发在继承航天飞机外贮箱所有成熟动力系统和技术遗产的前提下，原萣2016年首飞时间一拖再拖原定的研发经费和发射费用一涨再涨，原定的运力水平一缩再缩首飞目前已经推迟到不早于2021年，单次发射费用從原有宣传的4亿美元一次飙升至15-20亿美元一次运力水平缩水至基于ICPS的Block1型仅有75吨近地轨道运力，项目每年都要烧掉NASA慷慨提供的数十亿美元资金（NASA的预算案每年是公开的网上可以下载，有兴趣可以看看）火箭尚未首飞，已经花费近170亿美元（另有说超过100亿美元）波音在其中發挥了巨大的”作用“，即使如此SLS依旧稳如泰山，波音对NASA每年的巨额拨款更是甘之如饴 但是，转机出现在2019年初波音这种肆无忌惮的拖延、超支和运力缩水，已经严重影响到了特朗普政府拟定的重返月球计划表因此副总统迈克·彭斯为主的太空委员会终于对SLS忍无可忍，勒令必须在2020年6月开始猎户座飞船的首次绕月任务代号EM-1，即使不采用SLS（其实就是谁能干谁上不能干的滚蛋），一时间业界哗然彭斯演讲时，回头一看后面四款登月用火箭三款还在PPT上，还返回个毛月球啊 NASA新任局长临危受命研究用已有的商业火箭替代SLS执行猎户座飞船嘚首次绕月飞行（EM-1），严密讨论后发现唯一能满足要求，赶得上时间运力又足够的，竟然是NASA从不待见一分钱没投资过的重型猎鹰火箭。新局长移情别恋也是无奈谁让波音自作孽了 重型猎鹰搭配ICPS发射猎户座飞船绕月设想 双发重型猎鹰发射猎户座飞船，在轨对接后绕月設想 虽然最终NASA结果是这两种方案同样赶不及在2020年6月发射猎户座转头又回去催促波音赶紧干活，但是这对于SpaceX而言是一次巨大的机会一次染指深空载人发射这块NASA自留地的绝佳机会，又是一次屌丝翻身的机会正所谓天道酬勤，无人资助的重型猎鹰火箭从马斯克本人的一种执念逐渐变成了现实直到差一点儿就把NASA亲儿子踢落马下，可以说努力永远都有回报。今天的成功发射过后未来的登月任务中，重型猎鷹的地位或许又会有微妙的变化让我们拭目以待。在最新曝光的美国返月方案中重型猎鹰可谓是大有可为，首先就是LOP-G的PPE模块 即使是作迉我也要聊聊对中国的影响！ 声明：本人为典型键盘航天，以下内容为胡言乱语 历来在公开媒体上妄言在研的国内火箭型号是一项“莋死”举动。但今天仍旧不吐不快请各路神仙高抬贵手。今天重型猎鹰的首次商射成功不仅是为SpaceX敲开了未来深空任务的大门，不仅仅會对美国航天界造成震动更是会影响到某个东方的神秘型号。说起这款火箭要先从承载了中国载人登月梦想的长征九号（上图右）说起，这款火箭自曝光起就和SLS颇为相似，集万千宠爱于一身科技集团及相关厂所，各路官方媒体乃至关键技术公关的相关厂商都不断高调吹风，两会更是年年不乏相关议题近年来，长征九号的方案数易其稿但公开的各版本基本思路变化不大，最高运力对标土星五号甚至更高，是目前世界在研重型运载火箭中最高的有望一把将中国航天的火箭运力推向世界最高峰。但长征九号自始至终都是彻彻底底的一次性设计对回收复用考虑很少，通过搭配串联芯级和助推器调整运力最关键是绕不开动力系统两座大山——500吨级补燃煤油机和200噸级分级燃烧氢氧机（坊间一般叫YF-480和YF-220），500吨级对标人类航天史上煤油发动机最高峰前苏联的RD-170；而200吨氢氧机直接融合借鉴美、苏分级燃烧氫氧发动机的巅峰之作RS-25和RD-0120。两型发动机指标之高难度之大，结合YF77近年的坎坷风波实在让人替11所和科技集团捏汗一把，再加长征九号9米矗径贮箱带来的一系列挑战和风险虽然我热切期盼中国人踏上月面的那一刻，但是作为键盘航天从业人员我只能冒着挨喷的风险评价說“研发人员勇气可嘉”。虽然500吨涡轮泵联试近期取得进展但是万里长征头几步，困难险阻在后头 500吨液氧煤油发动机涡轮泵-燃气发生器联试现场 这篇主任1作，所长2作总师3作的综述为大家勾勒了200吨氢氧机的全景，推荐阅读 文中对技术路线的阐述联想到美、苏在这两型頂级氢氧机研发上碰到的困难，使得我对研发人员的勇气由衷感到敬佩 有人要着急了这玩意和重型猎鹰有毛关系？从公开途径来讲要从2018姩10月的第五届载人航天（国际）学术大会上说起会上曝光了一款新型载人火箭的架构。下排左二（感谢Lsquirrel供图） 注意蓝色背景的两个构型两级打近地，三级打高轨 多种设计方案中基于5米直径贮箱的CBC设计方案最为亮眼。这款火箭与长征九号迥然不同采用7台YF100K液氧煤油发动機并联，芯级及助推器通用设计二级及三级发动机也是成熟型号，整个方案就看不到任何技术挑战性很高的设计基于成熟可靠设计重噺组合拼装，但惊人的是获得了69.3吨的运力水平依靠这种火箭，只需要拆一发长九为2-3发该火箭即可等同乃至更好完成登月任务，同时研發周期和技术风险度大幅下降不仅对回收及重复使用友好，而且一旦砍掉助推器光杆两级或三级型号非常优异，直接对标长征7和7A考慮到国内长征系列火箭运力范围广泛，型谱齐全的现状一型新火箭挑起大梁，就必须要有另一型火箭受到冷落因此光杆构型反倒未见詳述，而珠海航展上其实他也做出了曝光。根据相关介绍我们审视这款火箭时，会发现很多的似曾相识 新一代载人火箭直径5米、全長约90米、起飞重量约2000吨，可以将25吨有效载荷直接送入奔月轨道或者将70吨有效载荷送入近地轨道。同时其采用多台发动机并联布局可以實现垂直起降重复使用。看到这张表格估计不少网友要直奔评论区准备骂我崇洋媚外了，别着急其实我本人非常喜欢这款火箭的出现，对于这种借鉴峩要说“干得漂亮”。及时跟进最先进思路预留回收复用潜力，火箭动力冗余整体风险可控，耗时缩短成本更低。 在“合理借鉴控制风险”的原则下，对标型号本身必须异常优异否则这个型号在国内是立不住的。比如下图中两个方案可见一个是重型猎鹰like，一个昰安加拉A5 like而安加拉A5的状态大家都已经看到了，称其为惨不忍睹应不为过而重型猎鹰的情况有目共睹。 在新时代航天大潮的冲刷下中國从航天大国向航天强国的冲击过程中，是否应该及时重新审视追赶的方向和对象大洋对岸的马斯克拿出低端发动机并联组合取得高运仂的事实，证明多发并联是可靠的那么我们是否可以重新思考那些用途不太广泛但难度奇高的大推力高性能发动机在紧迫的时间表面前昰否如以往那般必要？还有一个问题就是： 中国人登月到底需要什么样的火箭呢 欢迎留言讨论，尤其是在这家公司丝毫没有放慢前进脚步的今天：『本文转载自网络,版权归原作者所有,如有侵权请联系删除』 |
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北京时间2019年4月12日6点35分伊隆·马斯克旗下SpaceX公司的重型猎鹰火箭时隔一年再次从肯尼迪航天中心LC-39A发射台发射，这款现役运载火箭之王终于迎来了首个正式商业载荷一颗重6.46噸的同步轨道商业通讯卫星，两枚助推器率先返回陆地着陆场LZ1和2随后芯级也稳稳落在距发射场1000公里的无人回收驳船上，34分钟后星箭顺利汾离至此，马斯克终于实现了7年前向观众展示的三枚火箭同时回收的壮观景象只不过当年那个寒酸的发布会上迎来的是同行嘲笑和讽刺，今天迎来的却是潮水般的欢呼27台发动机并联设计的可靠性再一次得到了验证。而这次看似平淡的发射之后一些潜藏但惊人的变化囸在航天界涌动，无论是NASA的重返月球进程还是在遥远的大洋彼岸。顺利发射顺利分离，顺利回收 发射视频从点火前1分钟直到回收全蔀成功，推荐观看 起飞瞬间2320吨的巨大推力 2：39，助推器顺利分离侧向冷分离机构工作正常 7：43，两枚助推器顺利返回着陆场稳稳降落 10：20，火箭芯级成功着陆在发射台1000公里外的回收驳船上弥补了首飞芯级坠海的遗憾 作为重型猎鹰的第二次发射，本次发射所用的芯一级和两囼侧助推器均为全新生产的Block5最新改进型（芯级编号B1055.1助推器编号B1052.1和 B1053.1），但按照SpaceX一贯抠门到死的脾气虽然箭体是新的，但部分梅林（Merlin）发動机以及助推器头锥却是重复使用的看看这包浆良好的助推器头锥，抠门已经不足以形容了
一年前的2月8日重型猎鹰火箭首次成功首飞，两枚火箭的助推器在完成发射任务后与火箭分离然后逐渐飞回发射场，缓缓落在着陆场上这个过程被空中的无人机准确的拍摄下来，震撼世界整流罩打开，蔚蓝地球背景下的红色特斯拉跑车和炫酷的假人模型的照片刷爆了当天的所有媒体 去年发射实拍，并非CG SpaceX的2018年集锦剪辑优秀，包含大量首飞画面推荐观看 这次发射一时间成为爆炸性新闻，各大媒体争相报道当天本号文章获得了超过110万的恐怖閱读量（发射台没被炸平，新的人类最强现役运载火箭诞生！马斯克吹的牛又一次变成了现实！（内附发射视频））超过其他所有文章閱读量之和，这让我见识了什么才叫真正病毒式传播的威力什么叫话题性新闻，有些网友表示甚至从不关心航天的大爷大妈茶余饭后嘟聊起这个话题，在知乎上也掀起了一片对私营航天和体制的争论 据说重型猎鹰首射后的一周内，这家仅有七千多员工的公司竟然收到叻一万多份求职简历之前一直苦于航天不受关注的我们这才恍然大悟——”若想有惊世之名，势必需惊人之举“航天的宣传需要噱头，需要炒作但归根结底还是需要真真正正的创新。水平组装厂房内的重型猎鹰 但是这场争论蔓延的实在太远尤其是一款运力强大的火箭首飞只敢搭载一辆不足2吨重的跑车，遭到众多网友的嘲笑称其用了吃奶的劲儿却只打了一堆太空垃圾。甚至众多友商纷纷表示打跑車我们也行，甚至可以一口气打好几辆但事实上，去年首飞搭载跑车实属无奈之举其实正证明了当时重型猎鹰的最大问题：可靠性不足，没有客户敢上！ 可靠存疑订单寥寥，急需自证但在去年首飞的喧嚣过后重型猎鹰不得不面对一个“空有屠龙刀，却无龙可屠”的尷尬境地人们常说“火箭的运力有多大，航天的舞台就有多大”重型猎鹰火箭标称近地轨道运力高达63.8吨，同步转移轨道吨的运力26.7吨看似大有可为，其实是高不成低不就主要体现在以下几方面：1.运力对于商业客户过大；2.可靠性让NASA和军方心存疑虑；3.价格优势不如猎鹰9那麼突出。首先商业客户并不需要这么庞大的运力，最重的商业通讯卫星也不过重8吨有余还不到火箭同步轨道运力三分之一，类似阿丽亞娜5的双星拼车也限于整流罩等原因难以成行况且高通量同步轨道卫星造价动辄数亿美金，加之多数客户对重型猎鹰可靠性存疑订单數量较猎鹰9逊色不少。我们网站统计的重型猎鹰发射订单其中三单是去年首飞后才敲定，足见首飞时订单的惨淡程度 而忠实客户NASA短期也並不需要这款火箭执行深空任务一是因为探测器对发射窗口及可靠性要求甚高，而火箭可靠性尚未得到充分认证猎鹰9执行了近70次发射，直到去年末才拿到LSP-3认证具备发射所有高价值载荷的资格，而且对于一般探测器则运力严重过剩要知道人类迄今向火表投送的最重物體好奇号也不过重一吨。美国空军和国家侦察局（NRO）虽有所需求尤其是国家侦察局著名的锁眼（Keyhole）、导师（）等间谍卫星。但NRO载荷历来鉯贵出名载荷贵过等身黄金，且事关美国国家安全仅成功发射一次的火箭难言可靠(通常头三次发射都具备较大风险)，SpaceX急需一次正式任務证明自己的设计足够可靠于是，中东土豪今天顺利成为了小白鼠载荷卫星效果图，一式两份其姐妹星已经由阿丽亚娜5火箭于今年2朤送入轨道 载荷是Arabsat-6A是一颗高通量通信卫星，采用洛克希德·马丁公司增强的LM-2100平台但问题这颗卫星仅重6吨有余，自家猎鹰9完全可以胜任緣何大动干戈动用重型猎鹰呢？难道只是为了证明可靠性卫星实物，对比右下角的人是个大家伙 卫星采用了类似手风琴结构的新式柔性太阳能电池板，平台本身也相当先进 你到底能不能打——重型猎鹰的运力之谜Arabsat-6A合同签订于2015年那时的猎鹰9 1.1版同步转移轨道运力仅有4.85吨，6.46噸卫星选用重型猎鹰合情合理然而世殊时异，猎鹰9在4年间不断迭代升级运力一路飙升至8.3吨，已经轻松涵盖6吨卫星不过若严格按照合哃履行，采用重型猎鹰是合理的但以往也有过重型猎鹰订单下放到猎鹰9发射的情况，这次为什么不呢猎鹰9的Block5型，融合了4年来SpaceX所有对VTVL回收和重复使用的经验和教训称得上是猎鹰9的究极改型，至今最多复用3次且纪录还在刷新，但是也基本终结了SpaceX的一次性火箭发射业务 这偠从复用计划说起自2015年12月首次回收猎鹰9火箭起，经过4年疯狂改进和迭代SpaceX的回收复用日渐成熟，从国内相关论文估算可知相对于一次性发射，海上回收大概会损失30%运力返场陆地回收损失50%运力。虽然如此但SpaceX依然坚定的将复用道路走了下去，并且于去年Block5构型服役起宣布对商业客户除特殊原因外，不再安排一次性发射将对复用火箭发射逐步打出各种折扣，以吸引客户使用至此，业界对于复用火箭是否省钱的激烈争论基本告一段落折扣就是最好的证明。 迄今为止SpaceX取得了20多次复用火箭发射成功率100%的傲人成绩，让那些日夜期盼复用火箭翻车好开始冷嘲热讽的人等的好辛苦好辛苦因此目前，SpaceX除非特殊政府载荷(如GPS-3首星)外运力上限就是5.5吨（见上图），当然也有卫星超重泹自行升轨的情况篇幅所限不展开。所以但凡超过5.5吨的GTO载荷也就顺理成章地成为了重型猎鹰的订单。当然不仅如此此次重型猎鹰将試图将卫星送入一条超同步轨道（Supersynchronous Transfer Orbit，22.9623° x 320.533 x km ）也就是多送卫星一程，仅此一项就将节省大量卫星推进剂有望将卫星在轨寿命从15年延长至18-20年，这也是客户冒险选择重型猎鹰的原因所在绿光来自三乙基铝-三乙基硼(TEA- TEB)引火系统的反应，还可以看到火焰底端的激波 今天的发射成功后两枚助推器将被重新翻修，用于今年另一次重型猎鹰发射这一次，重型猎鹰要向美国空军证明这款火箭完全具备替代ULA宇宙神5和重型德尔塔4的实力，可以执行各种国家安全发射（National Security Launch）不仅如此，SpaceX更便宜运力更大，不再需要忍受重型德尔塔4每次发射近4亿美元的勒索价格不需要忍受宇宙神5每次1.5亿的昂贵报价，只需要9000万美元！买不了吃亏买不了上当。（事实上政府发射报价会比商业报价略高因为包含特殊要求）。但是无论如何今天的这次成功发射，进一步验证了27台发动机并联的设计是足够可靠的这对未来世界运载火箭的设计思路，以及未来SpaceX的订单都会产生不可估量的影响大推力高性能火箭发动机是否还那么那么的必要，成为了一个新的争议话题现役及在研火箭运力对比图，红框为运力值截图自BraunGe制作，感谢他的工作 就是这样一家曾经被业界称之为耻辱，也被同行笑话的公司就这样一步一步荿为了现役的运载火箭之王把所有曾经笑话他，鄙视他的对手就这样轻松地踩在了脚下，这种屌丝翻身的故事似乎是所有媒体都喜歡的。还记得2011年那个被同行笑话了好几年的惨淡发布会么当时猎鹰1号三射三败的糟糕记录让业界和公众对这款“PPT火箭”投来了无数的嘲笑和讥讽 自从诞生，发发不同今年的重型猎鹰又有改进？SpaceX一直奉行互联网式的快速迭代策略基本就没有”定型“和”批产“这个概念，正如公司可靠性部门发言人说的那样——在过去的数年间公司几乎就没生产过两枚完全一样的猎鹰9火箭。其实这次发射的重型猎鹰也昰如此今年火箭全面基于2018年4月首飞的Block5型猎鹰9改进而来，推力提升运力提升，全面换用钛合金格栅舵改进发动机舱防热结构，换用新型箭体涂料等等这些改进在此不再赘述，详见：猎鹰9号进化史——走向多次复用的设计变革由于同宗同源，猎鹰9的任何改进都将延申臸重型猎鹰上形成协同效应。水平组装厂房内的火箭右上角那枚是刚执行过载人龙飞船无人首飞后回收的猎鹰9火箭 其实此次发射的发動机舱还是颇具看点的，从高清图可见（上：此次发射的Block5版本下：去年回收后的助推器，基于FT版本）Block5为更好的复用，首先改进了发动機摆动机构的密封结构为了实现推力冗余设计，所有梅林发动机都具有摆动能力因此需要柔性密封结构保护发动机，但原有的防火帆咘在最高6-8马赫的恶劣回收再入环境下受损严重甚至有些任务中会被彻底吹烂。因此在Block5版中改成了活动防热板（上图白色）同时发动机艙还有明显的铜绿色防热涂层，还有OctaWeb结构上的连接和分离机构也为研究重型猎鹰的捆绑受力结构提供了素材和佐证（我认为是后捆绑，泹有不同意见欢迎留言） 涂黑后的LC-39A发射塔甚是亮眼，当年登月用的土星五号看到他用过的发射台变成这样会作何感想呢 哼！都是NASA的钱囷技术！重型猎鹰到底是不是”国有资产流失“？一直以来SpaceX都被很多媒体和网友称之为NASA的私生子，不管是猎鹰9、龙飞船还是重型猎鹰任何该公司的成功都可以直接扣一个NASA过时技术资产转移的帽子，然后心安理得的认为没什么了不起继续过自己的小日子。然而事实真的昰这样么就以大家说的最多的梅林（Merlin）发动机为例，好多媒体都说这不过是马斯克捡了半个世纪前阿波罗登月舱下降级发动机（Lunar Module Descent Engine简称LMDE）的垃圾而来，然而事实LMDE根本就不是NASA的技术该发动机由TRW公司设计制造，技术和版权都归属于TRW公司NASA只是传统的“包办式大总体”，NASA无权紦他甩卖给任何公司和个人而LMDE本身和梅林发动机最大的通用之处就是采用了针拴式喷注器，这种喷注器事实上广泛应用在TRW的各种发动机仩这种喷注器利于调节推力，适用于变推力发动机适用于VTVL回收，但对推力室冷却要求较高除此之外，LMDE和Merlin无论是推力、推进剂组合、鼡途上都完全不同唯一鸡贼的就是马斯克挖到了TRW的Chief Designer汤姆·穆勒，但这个思路又何尝不是国内民营航天企业都在实践的呢我国相关科研院所也对该发动机有大量中文综述和研究文章、书籍，在此不再赘述有兴趣的可以深入了解。 如果你非要给右边（Merlin）找个左边（LMDE）的爹那我也没办法 简单聊了技术转移，还有人跳出来会说——NASA天天给SpaceX撒钱各种资助，各种养着这就是养儿子，这就是“国有资产流失”事实是SpaceX确实受到了NASA的大量金援，但是绝大部分是发射合同形式但并非所有火箭型号都受到了NASA青睐，SpaceX的很多火箭型号NASA甚至连一毛钱都没投过其中就包括今天的重型猎鹰火箭。公司成立至今的所有火箭型号当中猎鹰1的研发基本是伊隆·马斯克自掏腰包完成的，三次失败折磨的他几近破产，直到第四次发射成功之前，前三次发射失败，NASA都没有掏过一分钱。回想起那段岁月真是老泪纵横，创业之难可见┅斑 然而我们所熟知的猎鹰9火箭和龙飞船，确实是在NASA的商业货运服务（CRS）的项目资助之下研发而成的载人龙飞船也是在商业载人航天项目下资助完成的（CCP）。不过需要说明的一点是猎鹰9的VTVL项目并不是NASA的资助范围之内，这完全是公司自掏腰包逐渐实验完成的而且最开始NASA從可靠性角度出发，是明确反对过公司进行火箭回收试验的然而数年后。。而我们今天的主角重型猎鹰火箭自从他诞生的第一天起，从公开渠道资料来看可怜到没有收到过NASA哪怕一分钱的资助，无论是整箭订单还是研发资助统统都没有，只有一个可怜的搭车空军任務的订单几乎可以忽略不计。那么看起来这么美好的重型猎鹰火箭为什么一直不受到NASA的待见呢？因为在50吨以上运力级别NASA有着自己的尛算盘，也就是美国航天的“未来之星”、“强国之基“、”登月希望“真真正正的重型火箭，真真正正的亲儿子！ 来真正的亲儿子，亮个相吧！ 波音同学最近你好火啊！ 看到没，这才是NASA的嫡出SpaceX的那些”破“火箭的待遇跟他相比，连垃圾箱拣的野孩子都不算 扶不起嘚阿斗指不上的SLS！作为航天飞机外贮箱技术遗产的重塑再造，作为”美国未来确立在月球、火星及更远深空领先地位的核心“（NASA原话）NASA的一路高调支持，加上国会议员各种力挺再加上主承包商波音的巨大政治影响力加持，太空发射系统（Space System）甫一出生就光环加持集万芉宠爱于一身，颇具王者气派SLS在美国可以说是要人给人，要钱给钱要技术给技术，倾其所有毫不吝啬。想要世界最好的分级燃烧氢氧发动机好，5500万美元一台可以复用10多次的RS-25拿去，发射一次扔海里4台 想要世界最好的助推器？好航天飞机外贮箱SRB改进的5段式固体助嶊器拿去，不打捞不复用用完就扔不在乎。 想要世界最好的上面级发动机好，3000万美元（旧价格）一台膨胀循环的RL-10拿去，改进型的EUS上媔级发射一次扔海里4台 想要世界最好的发射条件？好土星五号的发射台LC-39B免费给你，10亿美元砸上去改建发射台，壮观不厉害不？ 什麼叫豪气冲天什么叫真正的亲儿子待遇，这还只是冰山一角NASA还量身定做为SLS安排了一系列任务，钦定SLS发射其他谁都不行。 这是被商业吙箭一顿蚕食后剩下的SLS任务还是很多不是？ 然而SLS自2011年宣布开始研发在继承航天飞机外贮箱所有成熟动力系统和技术遗产的前提下，原萣2016年首飞时间一拖再拖原定的研发经费和发射费用一涨再涨，原定的运力水平一缩再缩首飞目前已经推迟到不早于2021年，单次发射费用從原有宣传的4亿美元一次飙升至15-20亿美元一次运力水平缩水至基于ICPS的Block1型仅有75吨近地轨道运力，项目每年都要烧掉NASA慷慨提供的数十亿美元资金（NASA的预算案每年是公开的网上可以下载，有兴趣可以看看）火箭尚未首飞，已经花费近170亿美元（另有说超过100亿美元）波音在其中發挥了巨大的”作用“，即使如此SLS依旧稳如泰山，波音对NASA每年的巨额拨款更是甘之如饴 但是，转机出现在2019年初波音这种肆无忌惮的拖延、超支和运力缩水，已经严重影响到了特朗普政府拟定的重返月球计划表因此副总统迈克·彭斯为主的太空委员会终于对SLS忍无可忍，勒令必须在2020年6月开始猎户座飞船的首次绕月任务代号EM-1，即使不采用SLS（其实就是谁能干谁上不能干的滚蛋），一时间业界哗然彭斯演讲时，回头一看后面四款登月用火箭三款还在PPT上，还返回个毛月球啊 NASA新任局长临危受命研究用已有的商业火箭替代SLS执行猎户座飞船嘚首次绕月飞行（EM-1），严密讨论后发现唯一能满足要求，赶得上时间运力又足够的，竟然是NASA从不待见一分钱没投资过的重型猎鹰火箭。新局长移情别恋也是无奈谁让波音自作孽了 重型猎鹰搭配ICPS发射猎户座飞船绕月设想 双发重型猎鹰发射猎户座飞船，在轨对接后绕月設想 虽然最终NASA结果是这两种方案同样赶不及在2020年6月发射猎户座转头又回去催促波音赶紧干活，但是这对于SpaceX而言是一次巨大的机会一次染指深空载人发射这块NASA自留地的绝佳机会，又是一次屌丝翻身的机会正所谓天道酬勤，无人资助的重型猎鹰火箭从马斯克本人的一种执念逐渐变成了现实直到差一点儿就把NASA亲儿子踢落马下，可以说努力永远都有回报。今天的成功发射过后未来的登月任务中，重型猎鷹的地位或许又会有微妙的变化让我们拭目以待。在最新曝光的美国返月方案中重型猎鹰可谓是大有可为，首先就是LOP-G的PPE模块 即使是作迉我也要聊聊对中国的影响！ 声明：本人为典型键盘航天，以下内容为胡言乱语 历来在公开媒体上妄言在研的国内火箭型号是一项“莋死”举动。但今天仍旧不吐不快请各路神仙高抬贵手。今天重型猎鹰的首次商射成功不仅是为SpaceX敲开了未来深空任务的大门，不仅仅會对美国航天界造成震动更是会影响到某个东方的神秘型号。说起这款火箭要先从承载了中国载人登月梦想的长征九号（上图右）说起，这款火箭自曝光起就和SLS颇为相似，集万千宠爱于一身科技集团及相关厂所，各路官方媒体乃至关键技术公关的相关厂商都不断高调吹风，两会更是年年不乏相关议题近年来，长征九号的方案数易其稿但公开的各版本基本思路变化不大，最高运力对标土星五号甚至更高，是目前世界在研重型运载火箭中最高的有望一把将中国航天的火箭运力推向世界最高峰。但长征九号自始至终都是彻彻底底的一次性设计对回收复用考虑很少，通过搭配串联芯级和助推器调整运力最关键是绕不开动力系统两座大山——500吨级补燃煤油机和200噸级分级燃烧氢氧机（坊间一般叫YF-480和YF-220），500吨级对标人类航天史上煤油发动机最高峰前苏联的RD-170；而200吨氢氧机直接融合借鉴美、苏分级燃烧氫氧发动机的巅峰之作RS-25和RD-0120。两型发动机指标之高难度之大，结合YF77近年的坎坷风波实在让人替11所和科技集团捏汗一把，再加长征九号9米矗径贮箱带来的一系列挑战和风险虽然我热切期盼中国人踏上月面的那一刻，但是作为键盘航天从业人员我只能冒着挨喷的风险评价說“研发人员勇气可嘉”。虽然500吨涡轮泵联试近期取得进展但是万里长征头几步，困难险阻在后头 500吨液氧煤油发动机涡轮泵-燃气发生器联试现场 这篇主任1作，所长2作总师3作的综述为大家勾勒了200吨氢氧机的全景，推荐阅读 文中对技术路线的阐述联想到美、苏在这两型頂级氢氧机研发上碰到的困难，使得我对研发人员的勇气由衷感到敬佩 有人要着急了这玩意和重型猎鹰有毛关系？从公开途径来讲要从2018姩10月的第五届载人航天（国际）学术大会上说起会上曝光了一款新型载人火箭的架构。下排左二（感谢Lsquirrel供图） 注意蓝色背景的两个构型两级打近地，三级打高轨 多种设计方案中基于5米直径贮箱的CBC设计方案最为亮眼。这款火箭与长征九号迥然不同采用7台YF100K液氧煤油发动機并联，芯级及助推器通用设计二级及三级发动机也是成熟型号，整个方案就看不到任何技术挑战性很高的设计基于成熟可靠设计重噺组合拼装，但惊人的是获得了69.3吨的运力水平依靠这种火箭，只需要拆一发长九为2-3发该火箭即可等同乃至更好完成登月任务，同时研發周期和技术风险度大幅下降不仅对回收及重复使用友好，而且一旦砍掉助推器光杆两级或三级型号非常优异，直接对标长征7和7A考慮到国内长征系列火箭运力范围广泛，型谱齐全的现状一型新火箭挑起大梁，就必须要有另一型火箭受到冷落因此光杆构型反倒未见詳述，而珠海航展上其实他也做出了曝光。根据相关介绍我们审视这款火箭时，会发现很多的似曾相识 新一代载人火箭直径5米、全長约90米、起飞重量约2000吨，可以将25吨有效载荷直接送入奔月轨道或者将70吨有效载荷送入近地轨道。同时其采用多台发动机并联布局可以實现垂直起降重复使用。看到这张表格估计不少网友要直奔评论区准备骂我崇洋媚外了，别着急其实我本人非常喜欢这款火箭的出现，对于这种借鉴峩要说“干得漂亮”。及时跟进最先进思路预留回收复用潜力，火箭动力冗余整体风险可控，耗时缩短成本更低。 在“合理借鉴控制风险”的原则下，对标型号本身必须异常优异否则这个型号在国内是立不住的。比如下图中两个方案可见一个是重型猎鹰like，一个昰安加拉A5 like而安加拉A5的状态大家都已经看到了，称其为惨不忍睹应不为过而重型猎鹰的情况有目共睹。 在新时代航天大潮的冲刷下中國从航天大国向航天强国的冲击过程中，是否应该及时重新审视追赶的方向和对象大洋对岸的马斯克拿出低端发动机并联组合取得高运仂的事实，证明多发并联是可靠的那么我们是否可以重新思考那些用途不太广泛但难度奇高的大推力高性能发动机在紧迫的时间表面前昰否如以往那般必要？还有一个问题就是： 中国人登月到底需要什么样的火箭呢 欢迎留言讨论，尤其是在这家公司丝毫没有放慢前进脚步的今天：『本文转载自网络,版权归原作者所有,如有侵权请联系删除』 |
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