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美国人成功发射了目前全世界运载能力最强的超级火箭——“猎鹰重型”。在一些媒体看来，这枚火箭的成功发射已经令人类“登陆和殖民火星”的梦想变得越发现实起来，重返月球更是不再话下…… 比起这些噱头，真正让我们中国人震惊的是：造出这种火箭的竟然是美国的一家私人企业，而我们国家距离造出这种量级载荷的火箭还有很长一段路要走。全世界独一无二的最强火箭北京时间今天凌晨，全世界的目光都对准了美国宇航局的肯尼迪发射中心，因为美国目前最牛的私人宇航公司SpaceX，在这里发射了一枚远超目前全世界所有火箭的超级重型运载火箭——“猎鹰重型”。 1年多前，我们成功发射了目前国内最强的“长征5号”运载火箭，但它的运载能力，连这个“猎鹰重型”的一半都达不到……这次，美国人是用纯粹的实力告诉了我们中国人，中美间的差距还有多么巨大…… 用更直观的数字来说，我们2016年11月首飞成功的“长征5号”能把25吨重的货物运送到“近地球轨道”，其极限是运送一个5吨左右的火星探测器到火星；而美国的“猎鹰重型”的“近地球轨道”载荷为63.8吨，其抵达火星的载荷则为我们的3倍，为16吨。不仅如此，这枚“猎鹰重型”火箭还毫无悬念地“碾压”了在2018年2月7日之前美国现役最牛的重型火箭“德尔塔IV型”（“近地球轨道”载荷为28吨）。当然，大家一定会问这个“猎鹰重型”63.8吨的“近地球轨道”载荷，又到底意味着什么呢？大家知道我们打算在2030年实现的载人登月计划吧？要实现这个计划，我们现在的长征5号的载荷是不够的，还需要尚在规划中的长征9号超级火箭才可以。可如果美国人想重返月球的话，他们现在就已经可以凭借“猎鹰重型”实现这个我们中国人还要12年才能实现的目标了。然而，SpaceX的梦想，是登陆和殖民火星…… 敢想敢干的美国最牛企业家之一说起 “猎鹰重型”的成功，就不能不提这枚火箭背后的那家美国私营企业SpaceX，以及这家公司的老板埃隆·马斯克（Elon Musk）。其实，咱中国人对于这个美国企业家并不陌生，因为不少中国大城市的马路上已经纷纷出现的昂贵又帅气的电动汽车品牌“特斯拉”，就是马斯克缔造的。不仅如此，他还与另一个不少中国人都很熟悉的东西有关：网络在线支付平台。如今，网络支付平台已经在我们生活中不可或缺——但你或许不知道的是，数十年前当网络支付平台刚开始在全球走红的时候，引领风头的就是马斯克参与缔造的Paypal。在通过Paypal发家后，马斯克很快将大笔资金投入到了他更喜爱的科学技术领域，一边搞出了特斯拉电动汽车，一边则成立了今天成功发射了“猎鹰重型”超级火箭的SpaceX宇航公司，开始实现他探索宇宙的梦想。公开资料显示，马斯克起初并没有得到过任何美国官方机构的帮助，他从一开始走的就是纯粹的商业路线：起初先是想从欧洲和俄国人那里买个廉价火箭用，但后来发现对方要价都太高，于是他便成立了SpaceX公司自己做火箭，而且他还要做完全可以商业化推广、价格亲民、成本低廉的“火箭”，要让更多的人可以实现探索宇宙的梦想。可在美国，一个私人公司真能做火箭吗？他哪儿来的人才呢？这里就要提一下当年美国和前苏联的太空争霸历史了。我们都知道早在上世纪50-60年代，在我们新中国刚刚建立，工业化才刚刚起步时，美苏两大超级大国就已经开始用火箭把宇航员往太空中送了。其中在60年代末期，美国人甚至研发出了今天都还没有任何国家能超越的“土星5号”超级重型火箭，其载荷比今天的“猎鹰重型号”还要多出近一倍，并成功把美国宇航员阿姆斯特朗等人送上了月球。于是，这起步极早且早在半个世纪前就已经达到惊人高度的美国航天业，自然也给今天的美国培育了大量的航天人才以及可供民间企业使用的丰富航天资源。而马斯克也成为了 “前人种树、后人乘凉”的受益者，在SpaceX于2002年成立后，他迅速网罗了一大批拥有丰富航天科技经验的人才，比如他的副手汤姆·穆勒（Tom Mueller）。说起来也有趣，这位穆勒先生原本是给美国官方的宇航局（NASA）打工的，在NASA的一家供应商担任火箭引擎的工程师。然而，由于体制原因，他原本参与的一个“低成本火箭引擎”国家级项目被当时新上台的美国总统小布什给“砍”了。结果这位动手能力极强，甚至能在自己家里就造出小型简易火箭引擎的工程师，就这样被马斯克招揽了过去，成为了今天SpaceX公司的灵魂人物，为马斯克的公司打造出了今天成功令“猎鹰重型”火箭升天的梅林引擎。不过，罗马也并不是一天建成的。在“猎鹰重型”成功的道路上，马斯克和穆勒等人也付出了大量的心血乃至不少失败的代价。尤其是马斯克今天之所以能让绑着27个梅林引擎的“猎鹰重型”顺利升天，打破了之前所有人对这一结构稳定性的强烈担忧，正是因为他的团队过去10多年来都在努力做好的一件事：不断完善梅林这款火箭引擎，以及围绕该引擎而打造的核心产品 “猎鹰9号”火箭，并随着技术的成熟而不断降低成本。（图为猎鹰9号）是的，马斯克的团队10多年来的投入和精力，只是为了把一款火箭做精，把一个引擎做强。于是，他们不仅实现了今天在“猎鹰重型”上的成功，他们的“猎鹰9号”火箭更是成为了目前全世界成本最低廉，性能也最为稳定可靠的火箭，也因此成功占据了目前全世界火箭商业发射市场的绝对份额，几乎把原本占据市场主流的欧洲和俄罗斯全都挤了出去！不仅如此，马斯克的团队还在3年前就在全世界率先实现了火箭“回收”的技术，从而“颠覆性”地解决了火箭发射最主要的成本问题。于是，当今天美国官方的宇航局NASA还在为研发经费发愁的时候，纯商业运作的SpaceX却混得“风生水起”，结果反倒是NASA需要找SpaceX寻求帮助了。美国科技新闻网站The Verge.com就报道说，一旦“猎鹰重型”火箭成功，NASA今后很可能会在重返月球方面寻求与SpaceX的合作，因为虽然NASA目前也在研制自己的新一代登月重型火箭，而且载荷要比“猎鹰重型”强出不少，但发射成本却是“猎鹰重型”的10倍之多，所以一旦“猎鹰重型”像“猎鹰9”一样在技术上变得更加稳定，商业的运作上也成熟起来，NASA很难不对其心动。逆天的营销不过，比起与NASA合作，让自己的“猎鹰重型”火箭能够像“猎鹰9”那样成功变现，给公司带来商业化的收益，才是马斯克更关心的。所以，早在这次发射前，同样极具商业头脑的马斯克就已经在为他的这款新型火箭谋划出了一个“一石二鸟”的营销套路。何谓“一石二鸟”呢？原来，这马斯克居然是把自己的一辆特斯拉跑车塞到了火箭里，并打算用火箭把这辆轿车送上火星轨道！特斯拉的红跑车里面坐着一个叫Starman的假人，穿着太空探索公司的新宇航服，车里放着一本《银河系搭便车指南》。这个极为疯狂也极具想象力的营销也就意味着，“猎鹰重型”成功发射，等于是同时给自己的两个公司的产品都打了广告。而且让跑车进入火星轨道并绕着火星“飞驰”，还透露出他下一步打算对公众开放“宇宙观光”的计划，甚至未来打算让人们坐他的火箭前往火星去寻找新生活的“野心”！为啥咱中国没有这种火箭？相信大家一定会有这样一个疑问：为啥咱中国没有这种火箭呢？这绝不是因为咱们中国人的智商不足，或是国家的投入不够，而是因为我们与美国在火箭领域先天就存在着巨大差距，这也就决定了我们的发展重点也与马斯克和他的SpaceX会存在较大不同。先天的差距方面，正如前面所说的：美国1969年就已经成功用“土星5号”这种上百吨载荷的超级重型火箭把宇航员送上月球了，而我们在1970年才刚刚用远程导弹改造过来的、载荷仅为300千克的长征一号火箭把我们的第一颗人造卫星送上天…… 当然，对于一个1949年才刚刚建国，且工业基础基本为零的新生国家，我们能在短短20年就有第一颗卫星上天，也已经说明了我们强大的追赶能力。然而，火箭这种涉及基础学科和工业化水平的领域，并不是一朝一夕就可以追赶上的。所以当美国像SpaceX这样的私企都已经在研发“猎鹰重型”这种超级火箭时，我们还必须一步一个脚印地先把我们的“长征5号”给弄稳定了，然后再去考虑在2030年实现“长征9号”这种光引擎技术就与“长征5号”完全不可同日而语的国产重型火箭。所以，虽然2016年“长征5号”的升空令我们从“航天大国”成为了“航天强国”，但我们中国人可千万不能因此就“飘飘然”，觉得自己很牛了。和美国人比航天，我们仍然还是“学生”，而今天美国人成功发射的“猎鹰重型”更应该让我们清醒过来了！但我们也相信，只要我们的国家保持稳定发展，这个差距就能被我们一点点追上。毕竟我们“集中资源办大事”的体制在追赶技术差距上还是有很大优势的。而且到时，我们今天“种下的树”也必定会让这个国家的新一代人才获得比今天更广阔的逐梦空间与资源！

北京时间2月7日04：45分许，SpaceX旗下的新型火箭，也是现役运力最强火箭——“重型猎鹰”(Falcon Heavy)火箭首飞成功。　　 “重型猎鹰”火箭是自土星5号(Saturn V)以来，运力最强的火箭。在它首飞前，SpaceX首席执行官、硅谷“钢铁侠”马斯克也非常忐忑。在自己的个人推特账号上，这位科技“狂人”一改往日的自信，说这只是一次试飞，只要它别在发射台上炸毁，那就算试飞成功。如果发射失败，希望能暴露出更多问题，这样自己才能吸取教训，不断进取。　　最终，“重型猎鹰”火箭首飞结果并没有让马斯克失望。　　值得一提的是，发射在佛州卡纳维拉尔角肯尼迪航天中心39A发射台进行。“重型猎鹰”的首次飞行将搭载马斯克的一辆红色特斯拉Roadster跑车，车上还会播放1969年戴维·鲍伊的经典歌曲《太空怪人》。这辆跑车将在太空中漂浮数十亿年时间。　　现役运力最强火箭首飞　　2011年，“重型猎鹰”火箭首次对外亮相。2015年和2016年的一些火箭故障迫使公司推迟发射。在过去几年中，SpaceX一直在更新火箭的目标发射日期；到了2017年年底，又因为美国政府停摆，马斯克暂停了发射。直至2018年伊始，SpaceX才首次公布了一个具体的发射日期。　　 “重型猎鹰”火箭是自土星5号(又称“农神五号”)运载火箭后，运力最强的火箭，它有可能是将人类送入深太空的最佳选择。　　 “重型猎鹰”高69.2米，近地轨道载荷达63.8吨，采用芯级并联的结构设计，由三枚经改装的“猎鹰九号”火箭组装而成。运力几乎是现役火箭——联合发射同盟(United Launch Alliance)旗下德尔塔4号重型火箭(Delta4-heavy)的2倍。　　 “重型猎鹰”的芯一级采用27台发动机，这相当于18架747飞机的推力。这样的设计对发动机可靠性提出了极高的要求。苏联时期研发的N-1火箭，芯一级采用30台发动机，4次发射均告失败。因此，长期以来采用“蜂窝”式发动机构筑大推力系统，是火箭研发的大忌。这也是此次发射中存在的巨大隐患。　　除了运力强劲以外，“重型猎鹰”的发射费用在9000万美元左右，比Delta4号重型火箭低20%左右。　不论是现在“重型猎鹰”还是之前的土星5号、德尔塔4号，美国在重型火箭研究和发射上均领先其他国家。　　一石二鸟　　 “这是节约上百万美元的事情，你几乎可以用节约的钱去完成新的项目。我们可以利用它探索更远的太空，例如考虑水星和金星。”科学家、2010年-2012年SpaceX公司独立顾问Alan Stern在接受媒体采访时说。　　 “重型猎鹰”火箭首飞成功，会给SpaceX带来更多的业务。例如，可以更廉价地将商业卫星发射进入低地球轨道；将旅行者送至月球轨道附近等。　　自2011年首次公开亮相后，“重型猎鹰”火箭就进入了美国火箭研究员的视野。据《科学》杂志报道，美国国家航空航天局(NASA)已经开始考虑用“重型猎鹰”火箭来完成自己的欧罗巴快帆任务。该任务准备将重为3.6吨的探测器，在2022年初发射至木星附近。通过飞掠的方式，探测器将以高分辨率相机拍摄冰月表面，探测大气成分，以及冰月内部和冰层的结构。NASA曾考虑用自己的重型火箭，高近100米的SLS火箭，但SLS的首次测飞已经推迟到了2020年。而且，其每次发射花费在10亿美元。　　有了“重型猎鹰”火箭，人类对于火星的探索进程也将加快。SpaceX称，“重型猎鹰”可以运送2至4吨的货物至火星表面，可作参照的是，好奇号重量是1吨左右。这次的“重型猎鹰”火箭试射，给人类开启了更加雄心勃勃的太空探索之路。　　天文学家们也表达了对“重型猎鹰”火箭的兴趣。基于“重型猎鹰”火箭的运力，天文学家们正在考虑到2020年，用它来运载约为6.2吨的韦伯望远镜和6.5米的镜面。　　尽管“重型猎鹰”火箭受到多方青睐，但它并不是市场唯一的选择。《科学》杂志指出，在接下去的几年时间里，SpaceX将遇到挑战。它的竞争者不仅有来自NASA的空间发射系统，还有亚马逊创始人贝佐斯的蓝色起源公司。蓝色起源将在2020年首次公布自己的可重复利用的“新格林”号火箭。ULA也在努力研发“伏尔甘”火箭。　　 “这样的竞争显然会带来更便宜的发射费用，届时不仅政府可以拥有太空项目，私人公司也能在太空有所作为，甚至是大学也可以。”科罗拉多大学航空专家Phill Larson表示。 “重型猎鹰”火箭难举美国航天梦徐令予加州大学洛杉矶分校物理系研究员这几天美国媒体的视线聚集在肯尼迪航天中心的39A发射工位上，矗立在这里的SpaceX的“重型猎鹰”超级重型运载火箭把首飞的零时定在了美国东部时间2月6号1:30PM。肯尼迪中心的39A发射工位是个有着许多故事的地方，阿波罗计划载人登月的所有土星五号全部在这里发射升空，这里曾是美国梦升起的地方。SpaceX选择这里作为他的“重型猎鹰”的处女航意味深远。 “火箭无法进入轨道的可能性很大，我希望它能够远离发射台，不会造成发射台损坏，说实话，我甚至认为只要能如此也是一场胜利。”SpaceX的CEO马斯克的这个表白不只是伟大的谦虚，更可能是深深的无奈。重型猎鹰能否重振美国航天的荣光还真是一个大问号。重型猎鹰说白了就是三支猎鹰9捆绑在一起。它的核心是一枚猎鹰9，另外再把两架猎鹰9的第一级作为助推器。所以重型猎鹰的第一级就有3x9=27枚“梅林-1D”液氧煤油引擎，在起飞阶段，将有多达27枚“梅林-1D”引擎同时工作。这种构型使得重型猎鹰成为自苏联时代N1超级火箭以来，起飞级引擎总数最多的一款火箭。苏联超级火箭N1正是受30台引擎的拖累而连连失败，最后葬送了苏联的登月计划。 “前车之覆，后车之鉴。”苏联N1血的教训SpaceX不会不知道，只是实在也没有什么其它办法，“没有金刚钻，硬揽瓷器活。”SpaceX造不出大推力火箭引擎，手里只有推力100吨都不足的“梅林-1D”引擎。为提高总推力只能捆绑27枚“梅林-1D”引擎来凑数。捆绑大量低推力引擎实乃火箭工程中的下下策，其负面因素是多方面的有些甚至是致命的。捆绑不成夫妻，同样道理捆绑大量引擎打造不出大推力重型火箭，这个道理实际上是很容易理解的，否则你我都可以买成千上万只“串天”捆绑起来去月球转一圈了，这天下能有如此好事吗？捆绑大量引擎会使火箭效率降低。因为每只引擎都有许多的零部件，捆绑许多的引擎必然是大量零部件的重复堆砌，火箭自重必然增加从而导致推重比下降，降低了火箭的工作效率。另外，并联工作的引擎数量越多，引擎发生故障的概率就越大，运载火箭飞行中，一旦出现单台或者多台引擎故障，就会面临推力不足或推力不平衡等问题，有可能导致任务失败。吸取苏联N1火箭的教训，航天界有一个不成文的规则：火箭第一级加助推级的引擎总数不能太多，最好不超过10台。以中国长征系列火箭为例，长征2E/F、长征3B都是8台发动机，而长征5号则是10台，逼近安全上限了。事实上，目前世界各国研制的各型火箭大致都遵守这个潜规则，只有SpaceX的重型猎鹰火箭反其道而行之。与其说马斯克有造反精神，还不如说他作为资本家对市场利益有着比狗还要敏锐的嗅觉。马斯克感觉到了美国重型运载市场有着难得的好机遇。自七十年代阿波罗计划烟消云散后，美国航天界是刀枪入库、马放南山，几十年中就没有一枚像样的超级重型运载火箭。进入二十一世纪后，眼看中国的航天事业天天向上，迈向月球的脚步声越来越清晰有力。受到中国的刺激，美国决定要征服火星或重登月球，重显世界老大的威风。问题是政客们可以在网页上用PPT登月，NASA没有超级重型火箭怎样实施登月。于是马斯克看到了机会。 2011年，这位SpaceX首席执行官马斯克首次在华盛顿特区的国家新闻俱乐部郑重宣布：他们的重型猎鹰能提供更多有效载荷和更高逃逸速度，这是一枚土星V型退役以来世界上从未有过的超级重型火箭。有道是"世无英雄,遂使竖子成名。” 按2011年提出的最初时间表，重型猎鹰将于2012年底之前将抵达SpaceX西海岸发射地点——加利福尼亚州范登堡空军基地。首次发射将于2013年进行，而卡纳维拉尔角的首次发射将于2013年底或2014年进行。但到2015年中，由于猎鹰9试飞失败而导致重型猎鹰首次发射推迟到2016年底。设计一改再改，计划一延再延，马斯克他们是踢到了铁板，中间的辛酸也只有他们心知肚明。 “事后方知重型猎鹰（的制造）比我们想象的要难得多……其中的难度远远超出我们原先的设想，我们实在过于幼稚了。”这是马斯克的原话。说实话，要重起炉灶设计制造一枚新的超重型火箭本非易事，而要在去工业化的今日美国实施此计划更是难上加难。理想很丰满，但现实很残酷。重型猎鹰制造计划一波三折、几经磨难，今天终于走上了发射台整装待发，应该说也还是非常不容易。但是仔细分析一下这枚所谓的超重型火箭的各项性能指标，不得不让人扼腕叹息。让我们先从时间轴上作个前后对比，表一显示了重型猎鹰与五十年前土星五号的主要性能指标。数字显示土星五号身强力壮，力压重型猎鹰，土星的第一级只用了5只引擎发出的总推力超过后者27只引擎近5倍！土星五号的运载能力是重型猎鹰的3倍。仅从性能来看，土星五号完胜重型猎鹰，事实上两者几乎就没有可比性。表一再让我们在空间轴上作个左右对比，表二显示了重型猎鹰与各国重型火箭的主要性能指标。从这张表上，不管是左看右看，无论哪里也看不出这枚捆绑有27只引擎的重型猎鹰有什么过人的优势，这真的不像是一枚超级重型火箭。重型猎鹰真的难以担起登上月球飞向火星的重任，单看它三米多点的直径，实际上已经被判出局。现代太空任务的载人飞船和太空望远镜都是又重又大，三米多直径作为重型火箭都不合格，“超级重型”的影子都没有。表二正如马斯克自己所说：“火箭引擎是目前SpaceX所面临的最大短板。”运载火箭与飞机汽车一样，引擎是它的核心技术。为了把更重的载荷送到更高更远的地方，火箭不仅需要最好的引擎，而且一枚多级火箭需要不同类型的引擎。通常中型以上的液体燃料火箭，它的初级都用大推力但效率略差的液氧煤油引擎，而最后一级都釆用效率高的液氢液氧引擎。这样的高低搭配可以在火箭的性能和价格之间求得最优化。而马斯克手中只有一款液氧煤油引擎—梅林1D，而它的真空状态改型则用来作火箭的第二级，两者性能都极其平庸。表三是目前各国拿得出手的火箭引擎性能比较。表三表三数据显示，SpaceX的梅林-1D引擎推力不足，比冲低下，在液氧煤油引擎排名单中是填底的。究其原因，主要是没有核心技术，缺乏技术积累。梅林-1D釆用燃气发生器而不是中国、俄罗斯的高压补燃循环引擎，燃烧室压力太低，必然导致推力不足和效率低下。基于梅林-1D引擎的数据，重型猎鹰火箭公布的载荷能力是值得怀疑的，唯一的解释可能是把将来会使用推进剂交叉输送技术（Cross-Feeding）的因素作了预估。从目前可靠的综合性能分析，中国的长征五号要优于重型猎鹰。尺有所短、寸有所长，当然SpaceX的火箭技术也有其独特的优势。主要优点可归纳为以下几点： 1）火箭在结构上有创新，又大量使用新型轻质材料，大大減少了火箭的自重。所以尽管引擎不太给力，重型猎鹰的最终送入轨道的载荷仍有不俗的表现。 2）SpaceX只有一种型号的引擎，研制开发的资源可以集中，也便于大规模量产提高生产效率，后期的使用维护成本也可大幅降低。SpaceX一年可以生产400台梅林引擎。在这一点上，应该为其点赞。 3）SpaceX具有火箭第一级的发射回收技术，再加上引擎大规模量产，大大降低了运箭火箭的生产和发射成本。省钱一直是马斯克的主要卖点。马斯克首先是个商人，商人在商言商，省钱对于严重缺钱的美国政府最有吸引力。宣传资料是这样说的：阿波罗计划中的每次发射开支是12.3亿美元，其中7.1亿美元是火箭的生产成本（己折合成2016年美元的价格），而重型猎鹰把2.2吨载荷送入同步轨道的价格只要9千万美元。我一直对SpaceX的这种宣传深感困惑。当初土星五号花费12亿美元可把50多吨的载荷送入同步轨道，假设发射开支与载荷重量成正比，那么重型猎鹰执行土星五号相同任务的开支至少要20亿美元。实施航天任务又不是买大白菜，多买有折扣，实际上价格与任务的难度远不是正比关系，常常是非线性增长的。只要想一想买平板电视的经验，随着显示屏尺寸的增加电视机价格是加速增长的。 “省钱”其实是SpaceX玩弄的把戏。他省钱的途径是靠火箭回收利用，他的引擎本来就不给力，为了回收发射过程中必须把部分燃料留作它用，这就大幅降低了火箭的最大载荷能力，导致回收的重型猎鹰只能把2.2吨载荷送入同步轨道，这还是一枚超重型火箭吗？连重型的资格都没有。更重要的是在重型和超重型火箭市场中，任务主要是载人登月和去火星，载荷的价值远超运载火箭的成本。例如，美国新一代太空望远镜詹姆斯·韦伯（JWST）就要依靠重型运载火箭送上太空，该太空望远镜价值80亿美元，该项目会在乎在运载火箭上省几千万美元吗？人家要的是一枚高性能高安全度的超级重型火箭，在这个舞台上我估计马斯克是没戏可唱的。 “山中无老虎，猴子称霸王。”这是今天马斯克和他的重型猎鹰还站在舞台上的原因。美国航天界的老虎消声匿迹的原因多种多样，其中有一条十分重要，那就是失去了前苏联这样强劲的竞争对手。从大历史角度看，在前苏联的崩溃中倒下的巨人实际上是两个，只是一前一后而已，至少在航天界事实就是如此。冷战之后，美国的航天事业再难续其过去的辉煌，因为：“做小生意需要朋友，成大事业要有敌人。”这大概也是美国在全世界到处找敌人的一个原因吧。