带着跑车奔火星 “猎鹰重型”挑战技术极限

　　北京时间2月7日，“猎鹰重型”运载火箭从美国佛罗里达州肯尼迪航天中心发射升空。（图片来源：美国航空航天局）

　　太空探索技术公司（SpaceX）官网、美国全国广播公司网站、哥伦比亚广播公司网站7日消息称，“猎鹰重型”火箭首次发射成功，标志着人类商业太空探索的重大突破。火箭两个助推器同时完成回收，芯级火箭海上平台回收失败。但首射成功这一至关重要的动作，仍让该火箭夺下当今航天界“运载火箭之王”的桂冠。

　　北京时间7日凌晨4时45分左右，肯尼迪航天中心历史悠久的卡纳维拉尔角发射场39A发射台升腾起一片烟雾与火光，“猎鹰重型”火箭起飞级27台“灰背隼1D”发动机点火，火箭咆哮升空。约8分钟后，火箭的两个助推器成功在着陆器区同时回收。但芯级火箭按计划接近大西洋上的无人海上平台试图着陆时，出现故障坠海。

　　带着一辆跑车奔向火星

　　高度近20层楼的“猎鹰重型”火箭，具有执行月球或火星载人任务的潜力，可以将超大型卫星、太阳帆飞船及宇航员送入太空，如回收顺利，火箭还可以重复再利用。

　　该火箭很早就进入研发，但发射时间推迟数次，今年1月底终于完成静态点火测试。此次在火箭发射前，SpaceX公司创始人埃隆·马斯克非常保守地表示，只要发射平台没被炸毁就算成功，否则要花费近一年时间修复平台，因此他希望火箭至少能飞到离发射塔远一点的地方。

　　此次火箭升空的同时，还携带一辆樱桃红色特斯拉跑车作为载重测试，这也成为第一辆进入太空的跑车。按马斯克的设想，这台特斯拉十年前出品的首款电动跑车“ROADSTER”，将在火星轨道绕飞10亿年。

　　我国航天专家庞之浩对科技日报记者表示，跑车可能到不了火星。“虽然它能达到第二宇宙速度，满足进入地火转移轨道的条件，但毕竟不是火星探测器，途中也无法进行轨道修正。”他说，“它只能飞到哪算哪，最终在地球和火星之间，围绕太阳运转。”

　　“猎鹰重型”火箭是现役推力最大的运载火箭。其近地轨道运载能力达63.8吨，相当于一架满载的波音客机；地球同步轨道运载能力为26.7吨，与美军M7中型坦克相当；地火转移轨道运载能力为16.8吨，相当于一台重型货车。仅从运力来看，区区2吨多重的超跑别说是火星，送到冥王星也绰绰有余。

　　相比运力，该火箭最大的特点还是可重复使用。此次火箭升空约2分33秒时，两枚由“二手”猎鹰九号改装而成的助推器与芯级分离，5分多钟后并肩降落在陆地回收场。遗憾的是，另一枚担任芯一级的猎鹰九号火箭却没能成功落在海上回收平台上。据了解，其反推发动机出现故障，只有一台点火，最终以每秒134米的速度坠入海里。庞之浩说，这次芯级回收与以往海上回收相比，分离时间较晚，飞行轨道更高，回收难度更大。

　　以最小代价实现了运载能力大飞跃

　　在庞之浩看来，“猎鹰重型”火箭只是一件过渡产品，定位也有些尴尬。他表示，该火箭的运载能力比大型火箭强许多，但并未达到真正重型火箭的标准，只能算是准重型火箭。SpaceX计划研发的下一代发射系统BFR，最大运载能力高达150吨，未来将全面取代它；NASA研发多年的太空发射系统（SLS），计划2019年首飞，其运载能力也高于“猎鹰重型”火箭。如此看来，它显然风光不了多久。

　　同时庞之浩认为，该火箭在技术上也存在一些风险，最关键的是没有大推力发动机。“推力不够数量凑”的方法，苏联人曾在N-1火箭上尝试过。他们将30台发动机捆绑成火箭芯级，状若蜂窝，但只要其中一台出现问题，就可能导致全军覆没。该型火箭在20世纪70年代前后进行了4次试射，均以失败告终。“猎鹰重型”火箭主要以3枚猎鹰九号火箭为基础，相当于把27台发动机每9台一组分为3“捆”，如同把鸡蛋装进3个篮子，虽然分摊了风险，但对控制系统、结构系统都有更高要求。“归根结底，这还是由于没有大推力发动机而做出的无奈之举。”庞之浩说。

　　尽管如此，“猎鹰重型”火箭的首飞成功，仍具有重大意义。庞之浩说，首先，该火箭的运载能力可以满足更多任务需求，比如组装空间太阳能电站，组建月球轨道空间站，发射比较大的火星探测器等。

　　同时，该火箭用最小的代价，实现了运载能力的飞跃。虽然有风险，但做到了前人没有做到的事。由于有着N-1火箭彻底失败的前车之鉴，以及多发并联带来的一系列问题，航天领域多年来一直将火箭多台发动机并联的思路视为禁忌，如今主流火箭最多不过10余台发动机。“猎鹰重型”火箭如果能解决多发并联技术难题，或将为火箭设计开辟新的思路。

　　庞之浩还表示，虽然“猎鹰重型”火箭只是过渡产品，但能为SpaceX未来的产品奠定基础，积累经验。相较SLS，其低成本优势颇为显著。此外该火箭还有许多创新之处，例如在设计上采用了40%的结构冗余，远高于普通火箭的20%至25%。虽然很多元器件只是工业级，但是用双备份甚至三备份的办法提升了可靠性，这在商业航天领域也有借鉴价值。（记者 付毅飞 张梦然）