火箭爆炸也算成功，馬斯克為何語出驚人？
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作者：李會超
中國科學院國家空間科學中心 空間天氣學國家重點實驗室
2017年7月27日，Space X的首席執行官埃隆·馬斯克通過他本人的社交帳號宣布，Space X計劃在今年11月進行獵鷹重型火箭（Falcon Heavy）的第一次發射。發射將在NASA所屬的肯尼迪航天中心的39A發射架上進行。這個發射架一直被Space X用來發射獵鷹9號火箭。
獵鷹重型火箭（Falcon Heavy）
2017年，Space X取得了不少突破性的進展。當地時間2017年3月30日，Space X研發的獵鷹9號火箭將SES-10通信衛星送入太空，並成功回收了第一級火箭。與以往的發射不同，這次發射使用的一級火箭是一枚「二手火箭」，去年4月第一次執行發射任務。經過近一年的檢測和維護後，它再次成功發射，實現了獵鷹9號火箭的首次重複利用飛行。
當地時間2017年6月3日，Space X成功回收了執行補給國際空間站的CRS-11任務的一艘「二手」龍飛船。這艘飛船曾經在2014年執行過CRS-4任務，這次任務成功宣告龍飛船的重複使用功能已經上線，也標誌著馬斯克重複使用火箭和飛船的一個小目標的實現。
迄今為止，獵鷹9系列火箭已經執行了43次發射任務，成功41次，其中最近一次發射是當地時間2017年10月11日在美國肯尼迪航天中心進行的發射任務。一枚獵鷹9號火箭將SES-11通信衛星送入地球同步轉移軌道，並成功回收火箭的第一級。
獵鷹9號火箭
獵鷹9號火箭全推力版的運載能力與我國的長征5號火箭相仿，近地軌道載荷的發射能力為22.8噸。這個發射能力不能滿足Space X未來發射載人登月和登陸火星的需求。因此，在獵鷹9號火箭研發之初，Space X就同步開始了一個「獵鷹9號重型火箭」的研發項目。後來，它從獵鷹9的產品線中獨立出來，成為了「獵鷹重型」火箭。
馬斯克為獵鷹重型火箭制定的指標為：近地軌道運載能力為63.8噸，同步轉移軌道運載能力為26.7噸，向火星發射的運載能力為16.8噸，向冥王星發射的運載能力為3.5噸。一旦獵鷹重型火箭研發成功，這些指標將使它成為當今運載能力最強的火箭。當然，比起阿波羅登月計劃使用的土星5號，這種火箭還是略顯遜色。
獵鷹重型火箭發射效果圖，可見其在芯級旁捆綁了兩個助推器
Space X在設計飛行器時，模塊化和通用化是其降低成本、提高可靠性的一大法寶。例如，在獵鷹9號第一級和第二級使用的都是同樣的Merlin 1D型發動機，而沒有像其他火箭一樣在一、二級使用不同的發動機。獵鷹重型火箭延續了這一思想。獵鷹重型火箭在起飛時工作的芯一級和兩個助推器，都源自獵鷹9火箭的第一級。其中獵鷹重型的芯一級在獵鷹9第一級的基礎上做了結構強化，而兩個助推器則直接使用獵鷹9的第一級。美國現役的三角洲4重型火箭採用類似的設計思路，其芯一級和兩個助推器都是同樣的「通用助推核心」，如果拆掉兩個助推器，可以立即變成三角洲4M型火箭。
獵鷹系列火箭使用的Merlin 1D發動機
獵鷹重型火箭的芯一級和助推器也具備回收再用能力，其回收裝置的設置和回收方式與獵鷹9號基本一樣。然而，由於火箭上的回收裝置需要佔用一部分起飛重量，火箭再可回收的情況下運載能力會大打折扣：在助推器和芯一級都收的情況下，同步轉移軌道的運載能力將銳減到8噸。
獵鷹重型火箭目前的單次發射定價為9000萬美元
既然通用程度如此高，在獵鷹9號火箭的技術狀態早就已經穩定的情況下，獵鷹重型火箭貌似可以很快研發出來。然而，運載火箭這種複雜的工業品，並不是1+2=3那麼簡單。馬斯克公開承認，Space X在研發獵鷹重型火箭的過程中遇到了之前難以想像的困難，這使得獵鷹重型火箭的首次發射時間不斷跳票。在2009年獵鷹9號第一次發射時，SpaceX認為兩年多後獵鷹重型火箭就可以進行首次發射。然而到今年3月，獵鷹重型芯一級才在試車台上完成了測試。
對於首次發射，馬斯克的期望相當保守。在馬斯克看來，即便獵鷹重型火箭在首次發射中出現意外，只要火箭已經飛離發射台一段距離，不會因為爆炸而損壞發射台，本次發射就算取得了勝利。對於這樣一位野心勃勃的進取家來說，做出這樣保守的期望，也許是因為他已經深刻領會了航天活動的複雜性和高風險性。
作者：李會超中國科學院國家空間科學中心空間天氣學國家重點實驗室
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