帶著跑車奔火星 “獵鷹重型”挑戰技術極限

　　北京時間2月7日，“獵鷹重型”運載火箭從美國佛羅裡達州肯尼迪航天中心發射升空。（圖片來源：美國航空航天局）

　　太空探索技術公司（SpaceX）官網、美國全國廣播公司網站、哥倫比亞廣播公司網站7日消息稱，“獵鷹重型”火箭首次發射成功，標志著人類商業太空探索的重大突破。火箭兩個助推器同時完成回收，芯級火箭海上平台回收失敗。但首射成功這一至關重要的動作，仍讓該火箭奪下當今航天界“運載火箭之王”的桂冠。

　　北京時間7日凌晨4時45分左右，肯尼迪航天中心歷史悠久的卡納維拉爾角發射場39A發射台升騰起一片煙霧與火光，“獵鷹重型”火箭起飛級27台“灰背隼1D”發動機點火，火箭咆哮升空。約8分鐘后，火箭的兩個助推器成功在著陸器區同時回收。但芯級火箭按計劃接近大西洋上的無人海上平台試圖著陸時，出現故障墜海。

　　帶著一輛跑車奔向火星

　　高度近20層樓的“獵鷹重型”火箭，具有執行月球或火星載人任務的潛力，可以將超大型衛星、太陽帆飛船及宇航員送入太空，如回收順利，火箭還可以重復再利用。

　　該火箭很早就進入研發，但發射時間推遲數次，今年1月底終於完成靜態點火測試。此次在火箭發射前，SpaceX公司創始人埃隆·馬斯克非常保守地表示，隻要發射平台沒被炸毀就算成功，否則要花費近一年時間修復平台，因此他希望火箭至少能飛到離發射塔遠一點的地方。

　　此次火箭升空的同時，還攜帶一輛櫻桃紅色特斯拉跑車作為載重測試，這也成為第一輛進入太空的跑車。按馬斯克的設想，這台特斯拉十年前出品的首款電動跑車“ROADSTER”，將在火星軌道繞飛10億年。

　　我國航天專家龐之浩對科技日報記者表示，跑車可能到不了火星。“雖然它能達到第二宇宙速度，滿足進入地火轉移軌道的條件，但畢竟不是火星探測器，途中也無法進行軌道修正。”他說，“它隻能飛到哪算哪，最終在地球和火星之間，圍繞太陽運轉。”

　　“獵鷹重型”火箭是現役推力最大的運載火箭。其近地軌道運載能力達63.8噸，相當於一架滿載的波音客機﹔地球同步軌道運載能力為26.7噸，與美軍M7中型坦克相當﹔地火轉移軌道運載能力為16.8噸，相當於一台重型貨車。僅從運力來看，區區2噸多重的超跑別說是火星，送到冥王星也綽綽有余。

　　相比運力，該火箭最大的特點還是可重復使用。此次火箭升空約2分33秒時，兩枚由“二手”獵鷹九號改裝而成的助推器與芯級分離，5分多鐘后並肩降落在陸地回收場。遺憾的是，另一枚擔任芯一級的獵鷹九號火箭卻沒能成功落在海上回收平台上。據了解，其反推發動機出現故障，隻有一台點火，最終以每秒134米的速度墜入海裡。龐之浩說，這次芯級回收與以往海上回收相比，分離時間較晚，飛行軌道更高，回收難度更大。

　　以最小代價實現了運載能力大飛躍

　　在龐之浩看來，“獵鷹重型”火箭只是一件過渡產品，定位也有些尷尬。他表示，該火箭的運載能力比大型火箭強許多，但並未達到真正重型火箭的標准，隻能算是准重型火箭。SpaceX計劃研發的下一代發射系統BFR，最大運載能力高達150噸，未來將全面取代它﹔NASA研發多年的太空發射系統（SLS），計劃2019年首飛，其運載能力也高於“獵鷹重型”火箭。如此看來，它顯然風光不了多久。

　　同時龐之浩認為，該火箭在技術上也存在一些風險，最關鍵的是沒有大推力發動機。“推力不夠數量湊”的方法，蘇聯人曾在N-1火箭上嘗試過。他們將30台發動機捆綁成火箭芯級，狀若蜂窩，但隻要其中一台出現問題，就可能導致全軍覆沒。該型火箭在20世紀70年代前后進行了4次試射，均以失敗告終。“獵鷹重型”火箭主要以3枚獵鷹九號火箭為基礎，相當於把27台發動機每9台一組分為3“捆”，如同把雞蛋裝進3個籃子，雖然分攤了風險，但對控制系統、結構系統都有更高要求。“歸根結底，這還是由於沒有大推力發動機而做出的無奈之舉。”龐之浩說。

　　盡管如此，“獵鷹重型”火箭的首飛成功，仍具有重大意義。龐之浩說，首先，該火箭的運載能力可以滿足更多任務需求，比如組裝空間太陽能電站，組建月球軌道空間站，發射比較大的火星探測器等。

　　同時，該火箭用最小的代價，實現了運載能力的飛躍。雖然有風險，但做到了前人沒有做到的事。由於有著N-1火箭徹底失敗的前車之鑒，以及多發並聯帶來的一系列問題，航天領域多年來一直將火箭多台發動機並聯的思路視為禁忌，如今主流火箭最多不過10余台發動機。“獵鷹重型”火箭如果能解決多發並聯技術難題，或將為火箭設計開辟新的思路。

　　龐之浩還表示，雖然“獵鷹重型”火箭只是過渡產品，但能為SpaceX未來的產品奠定基礎，積累經驗。相較SLS，其低成本優勢頗為顯著。此外該火箭還有許多創新之處，例如在設計上採用了40%的結構冗余，遠高於普通火箭的20%至25%。雖然很多元器件只是工業級，但是用雙備份甚至三備份的辦法提升了可靠性，這在商業航天領域也有借鑒價值。（記者 付毅飛 張夢然）