火箭中的「勞斯萊斯」是怎麼評出來的，看完你也能評

眾所周知，飛機或汽車都有各自的分級形式。比如世界通行的戰鬥機五代劃分法，當前最高級別的就是以F22為代表的第五代戰鬥機。而汽車的分級形式則更多地體現在性能的不同，從HyperCar、SuperCar，到普通家用轎車，配置都是有從高到低。

但一談到火箭分級，這件事恐怕沒有那麼簡單。

雖然火箭會被按酬載能力分為超重型、重型、大型、中型到輕量級等等，但是隨著技術的發展和市場環境的變化，運載火箭的發展也並不是只有向超重型發展這一個趨勢。正因為評價一枚火箭所涉及到的要素太多，所以當前的一些分級方案都會有所側重，也會有牽涉到作者自己主觀判斷的情況存在。

當今世界主流火箭

考慮到火箭的高複雜性，我們只列舉一下火箭分級所涉及的幾個要素，至於最終的分級結果如何，還請各位仁者見仁。

可靠性

我認為，可靠性是評價一型火箭最重要的要素。一次火箭的發射失誤，先不談在載人任務中會造成的巨大災難，即使是發射衛星，其所造成的損失也是人們無法承受的。一顆衛星製造周期大約在兩年左右，考慮到高昂的造價和時間成本，一次失敗帶來的損失是無法衡量的。

而從技術的角度來講，火箭的複雜性有目共睹。從零開始去研製一枚類似中國長征2F的火箭至少也是8年起步。發動機，燃料箱，電子設備，通訊裝置，抗抖動能力，空氣動力等等方面，任何一步出錯火箭就會完全作廢。

很直接的例子就是去年SpaceX的CRS-7任務，火箭在起飛後2分19秒的時候在空中爆炸。而導致這次失敗的原因就是在第二節燃料箱內的一個小型高壓氦氣罐的支架在火箭飛到最大動壓的時候破裂，導致整個高壓氦氣罐撞擊燃料箱後破裂，當燃料箱經受不住這麼大的壓力時就會發生爆炸。

鏈接兩個黃色氦氣罐的小支架折斷後使得氦氣罐擊破燃料箱

從這件事我們就能看出，一枚火箭的可靠性是多麼的重要。就更不用提當年「哥倫比亞號」和「挑戰者號」這兩架太空梭的失事，都是因為一些人們可能會忽視的小問題。所以可靠性對於火箭來講可能是最難實現的，也是最大的挑戰。

如此一來，就會使人很自然地聯想到將可靠性作為火箭分級的重要指標，但問題遠沒有這麼簡單。

舉例而言，將人類送去月球的的土星五號超級火箭，除了依然保持著最高的有效載荷外，13次任務都成功了（雖然阿波羅6號並沒有完全按計劃執行任務，算是部分成功）。可這樣幾近完美髮射成功率就可以將這型火箭推上火箭冠軍的寶座嗎？再例如，當今的可靠性之王宇宙神5號，67次任務全部成功，但並沒有執行過任何載人任務，有效載荷也比不上土星五號。

宇宙神5號發射場景

中國的長征2F也是13次任務全部成功，而且有過很多次載人任務，但是論載重和推力都比不上宇宙神5號和土星5號。所以分歧就又產生了！

火箭發動機

當人們一聊起汽車時，動力總是一個繞不開的話題，火箭也不例外。當人們談到火箭的時候，都會先談到火箭的核心，也就是其發動機的性能。

火箭發動機試車

關於火箭發動機，推重比是一個指標，而且是越高越好，就像汽車也追求強大的馬力輸出和輕量化的車身。

火箭的發動機也是一樣，在SpaceX推出Merlin之前，俄羅斯的NK-33一直高居推重比排行榜的榜首長達30多年，這期間知名的發動機都不如70年代初製造出來的NK-33。

那麼問題來了，我們因此就認為太空梭的RS-25、Atlas V的RD-180都不如NK-33嗎？或者說現今SpaceX的梅林1D一定是最好的嗎？

知名發動機的推重比

關於火箭發動機另一個指標也不能被忽視，那就是比沖，簡單來說就是燃料的使用效率。而此時就會發現梅林1D的實力就很差了。暫且不用跟號稱火箭發動機界法拉利的「RS-25D」（太空梭主發動機）的超高效率作比較，梅林1D的比沖與我國90年代末生產的長征2F的主發動機都不可相比。而且梅林1D在飛行過程中還出現過爆炸的現象，所以可靠性也有著一些疑問。

知名發動機的海平面比沖對比

重複使用

最近很多篇文章高度評價火箭的可重複使用，認為這是一項顛覆性的科技進步。所以就對SpaceX的獵鷹9號和ITS推崇有加。而其實很多知曉火箭發展規律的人並不一定會贊同這一觀點。

太空梭肯定是可重複發射系統中的代表了。除了太空梭上的外掛燃料箱之外，其他的部件都是可以回收的。

太空梭著陸

然而，太空梭雖然在30年中執行了133次任務，但是其高昂的價格一直是讓NASA心痛的地方。

首先，在海上回收兩個巨大的固體燃料推進器就是一大工程。

其次，在經歷過起飛和返回地球時的高溫和高壓之後，對太空梭的檢修、翻新、測試又是一大筆資金。所以，一次重複使用下來，效率還不如一次性的火箭，這也就是為什麼在90年代的時候美國空軍部發布了EELV項目（改進型一次性運載系統），致力於更可靠、更經濟的為美國政府提供服務。

雖然很多國家的航天機構有能力去做可重複使用的火箭，但他們認為，在可靠性和經濟上都不如一次性火箭來得好。

NASA回收太空梭的固體燃料推進器

當然，重複利用的價格問題被SpaceX解決了，SpaceX提供低廉的發射服務並可以重複使用其第一級火箭。可SpaceX雖然已經成功回收了6枚第一級火箭，但是他們並未開始利用這些火箭。

原本定於2016年第四季度會使用二手火箭的計劃也因為9月份的爆炸事故給耽擱了，預計在明年第一季度SpaceX會發射第一個使用過的獵鷹9號第一節火箭，不過，具體的翻新價格也並不明朗，我們當然希望造價不會太貴。

當然，像SpaceX計劃中的ITS第一節火箭降落了直接加註燃料後就可以立即使用，這樣一來在成本上肯定是大大的降低，少去了翻新和測試的花費肯定會使可重複利用火箭受到更大的追捧。但是到目前為止，我們並沒有看到類似的產品出現。

獵鷹9號全新的樣子

獵鷹9號回收後的樣子

所以，重複使用並不能衡量一個火箭的實力，經濟性和可靠性上的問題一直是人們對於可重複利用火箭的質疑。

從另一個角度看，如果重複利用的火箭優勢很大的話，那為什麼NASA不繼續做太空梭項目了呢？

新舊之爭

火箭的問題就是並非最新的東西就是最好的。這就是為什麼我們可以看到現在唯一能載人去國際空間站的火箭是一款有半個多世紀歷史的Soyuz-FG火箭（聯盟-FG）。雖然聯盟-FG 第一次發射是在2001年，但是它上面的許多設備包括火箭發動機都是上世紀60年代的產物。

同理，宇宙神5號也並不是多新的火箭，其RD-180火箭發動機是1998的產品。而法國的阿利亞娜5號使用的也是1996年的火箭發動機。

所以，我們仔細觀察當今世界上主流的火箭，就會發現它們用的發動機、燃料箱等等都是上世紀的產物。

宇宙神5號上的RD-180發動機

就連要在2018年首飛的Space Launch System（太空發射系統）用的也是改進過的太空梭的火箭發動機，燃料箱用的也是改進過的太空梭的外掛燃料箱，兩側的固體燃料推進器用的也是改進過的太空梭的固體燃料推進器。

再將我們上面比較過的發動機數據考慮進去的話，我們會發現在火箭這個領域內並不是最新的就是好的。我們只能說火箭是個太複雜的東西了，設計並製造一個火箭需要考慮的因素太多，就連火箭製造商們也只能去選擇一些經受過時間考驗的產物，從而確保他們產品的可靠性和可行性。

這也就是為什麼他們不會去頻繁的升級他們的產品，過於複雜的火箭在更換了一個小部件後誰都不知道會發生什麼？

後面的話

所以，我們如何去評論什麼樣的火箭算是優秀，什麼樣的火箭算是差勁呢？宇宙神5號絕對穩定，但是它並不能把人類送上火星；土星5號絕對強悍，但是其昂貴的造價使得只有冷戰的時候才做得出來；獵鷹9號絕對新穎，但這兩年出現的事故讓人非常擔憂；ITS的概念絕對讓人目瞪口呆，可是其誇張的參數一直無法讓科學家們信服。

所以，你心中最好的火箭有是哪一個呢？