本報記者 趙覺珵 劉揚 本報特約記者 張亦馳 任重
當地時間2月6日12時45分,美國太空探索技術公司(SpaceX)旗下的“獵鷹重型”運載火箭在“這次發(fā)射到底會炸在發(fā)射架上,還是會一舉成功”的猜測中,從美國肯尼迪航天中心曾發(fā)射過“阿波羅”飛船與航天飛機等任務的39A功勛發(fā)射臺一飛沖天。
“阿波羅”飛船和航天飛機代表著美國航天最輝煌的一段歷史,那此次成功首飛的全球現役運力最強“獵鷹重型”本領到底如何?它這次運載的特殊載荷又有著怎樣的考量?中國未來的重型火箭“長征9號”距離“獵鷹重型”有多遠?
“獵鷹重型”首飛成功獲點贊
“獵鷹重型”當天從肯尼迪航天中心起飛,大約10萬人到現場目睹火箭升空。多家美國媒體都在歡呼“獵鷹重型”的首飛讓美國恢復了失去多年的一項太空發(fā)射能力。這一號稱全球現役最強火箭的運載能力到底有多強呢?
按SpaceX的原計劃,“獵鷹重型”火箭的三組助推器會分別返回3個不同的著陸點(兩個陸地、一個海上)。目前SpaceX官方確認,兩臺一級外掛助推器已按原計劃回收,而中間芯級助推器在降落時,原本負責緩沖的三個引擎只啟動了一個,結果導致回收失敗。但這對于發(fā)射任務沒有影響。
回收任務雖然精彩,不過它只是“現役最強運載火箭”首飛的一個配菜,最受矚目的還是火箭本身運載能力有多大?SpaceX公司網站的介紹說,“獵鷹重型”起飛重量1427.88噸,起飛推力相當于18架波音747的發(fā)動機總推力,近地軌道運載能力最大達到63.8噸,地球同步轉移軌道運載能力26.7噸,火星軌道運載能力16.8噸。為了說明“獵鷹重型”的載荷能力,SpaceX打了一個比方,說載荷相當于裝滿乘客、機組人員和燃油的波音737客機。不過,這個波音737可能只是早期型號。如今的波音737滿載起飛重量接近80噸了。
首飛成功引發(fā)眾多歐美媒體的集體點贊。英國廣播公司(BBC)稱,研發(fā)出如此強大的火箭,將為SpaceX公司帶來更多新機會。比如,美國情報機關及軍方可以應用更大的衛(wèi)星:目前可用的衛(wèi)星,均受制于搭載火箭的負荷能力;可以將體積更大、功能更齊全的機器人送上火星表面;搭載更大型的望遠鏡。目前,哈勃望遠鏡的“接班人”詹姆斯·韋伯太空望遠鏡,明年升空時需要多重折疊才能搭載在火箭中。
路透社則在驚嘆太空探索技術公司的發(fā)展?jié)摿?,稱如果能夠控制成本,私營太空公司將會在未來幾十年進一步發(fā)展,他們可以去小行星采礦,或者獲得授權探索其他行星。
航天專家龐之浩對《環(huán)球時報》記者表示,這次首飛表現得很棒,技術上也有比較大的突破。首先,人類航天發(fā)射史上同時點火27臺發(fā)動機并發(fā)射成功的案例是非常罕見的。之前蘇聯(lián)N1火箭同時點火第一級的30臺發(fā)動機,但數次發(fā)射均告失敗。多臺發(fā)動機組合在一起使用,是因為“能力不行數量湊”。其次,這么多發(fā)動機同時點火就要求單個發(fā)動機質量要好,同時控制技術要好。第三,對分離技術有很高要求,這么長、這么大的助推器,如果分離技術不過關,會直接影響發(fā)射成敗。既要捆得住,又要分得開。此外,此次發(fā)射還采用了節(jié)流技術,也就是在發(fā)射過程中,借助節(jié)流技術,主要使用捆綁的兩個助推器的燃料,等到分離后再讓芯級助推器滿負荷工作,這就對控制系統(tǒng)提出了很高要求。還有一個亮點是成本非常低,美國“德爾塔4”火箭的近地軌道運載能力遠不如“獵鷹重型”,但它的發(fā)射價格在3億美元,而“獵鷹重型”的價格不到1億美元,回收后助推器還可以再用?!?/p>
中國院士展望“長征9號”
對于“獵鷹重型”的發(fā)射,國內外媒體均不吝贊美之詞,稱其為“太空奇跡”“改寫了歷史”。不過,中國運載火箭技術研究院運載火箭系列總設計師、國家首次月球探測工程副總設計師、中國工程院院士龍樂豪7日接受《環(huán)球時報》記者專訪時表示,“獵鷹重型”的發(fā)射難稱“壯舉”,“獵鷹重型”本身甚至算不上“重型”。
“我認為起飛重量2000噸以上、近地軌道有效載荷在100噸以上的火箭才算重型運載火箭。因此,‘獵鷹重型不夠格”。龍樂豪告訴《環(huán)球時報》記者,歷史上重型運載火箭的代表是美國上世紀六七十年代使用的“土星5號”運載火箭,近地軌道運載能力達118噸。此外,蘇聯(lián)研制的“能源號”運載火箭也屬于重型火箭。“雖然‘獵鷹重型在現役火箭中是載重量最大的,但還是算不上重型運載火箭,更談不上超重型?!?/p>
據悉,“獵鷹重型”的一級助推器部分由3個模塊并聯(lián)組成,其中兩臺外掛助推器均為回收利用的“二手貨”,這種“二手”火箭再利用被龍樂豪認為是“獵鷹重型”最大的技術亮點。龍樂豪表示,兩個外掛助推器均為重復使用,證明這種模式已經接近穩(wěn)定?!半m然其中央助推器海上回收失敗,但這條路已經走通了,可回收技術假以時日肯定會更加完善?!?/p>
“獵鷹重型”另一個受到關注的技術細節(jié)是其裝備的27臺“梅林”引擎同時點火,馬斯克本人都表示,這是一件很有難度的事?!斑@是沒有辦法的辦法”,龍樂豪告訴《環(huán)球時報》記者,“獵鷹重型”起飛重量大,起飛時需要足夠大的推力。在較難增加單臺發(fā)動機推力的情況下,SpaceX公司只能選擇用增加發(fā)動機數量的方式彌補推力的不足?!鞍l(fā)動機臺數過多不一定是好事,火箭的可靠性會受到影響,因為復雜的系統(tǒng)不如簡單的可靠”,龍樂豪表示,“當然,多引擎也可為火箭飛行在一定條件下帶來推力容錯度。”
龍樂豪表示,“獵鷹重型”的最大意義在于推動大型運載火箭向低成本發(fā)展邁出重要一步,也開辟了運載火箭不同于航天飛機的重復使用新途徑。“‘獵鷹重型更加‘接地氣,兼具可靠性和性價比,其開辟的這一道路是值得稱贊的?!?/p>
事實上,中國也正在緊鑼密鼓研制重型運載火箭“長征九號”,未來將實現近地軌道有效載荷140噸,遠超“獵鷹重型”。龍樂豪告訴《環(huán)球時報》記者,“長征9號”的預先研究工作、技術攻關、方案論證都在進行中,也有一些初步進展,只待國家正式立項?!耙灾袊F有技術,立項后10年之內研制成功是完全可能的,”龍樂豪表示,“根據當前世界各國的動態(tài)看,‘長征9號如果按計劃實現,到時有可能是世界上運載能力最強的火箭之一”。目前,NASA正在建造的太空發(fā)射系統(tǒng)(SLS)運載火箭,Block1型、Block1B型和Block2型的近地軌道有效載荷分別為70噸、105噸和130噸,均低于“長征9號”
“重型火箭是國家綜合實力的象征”,龍樂豪表示,未來人類建造空間太陽能電站、深空探測、太空移民等都離不開重型火箭?!爸匦突鸺敲嫦蛭磥淼目萍迹鼪Q定了未來人類能在太空走多遠?!薄?/p>