全面展望SpaceX的2017：那些有可能改變航天工業的創新和發射！

2016年終於喧囂落幕了，然而作為美國航天發射領域「半壁江山」的SpaceX卻又一次流年不利，再次遭遇重大挫折。在2016年的最後一天，讓我們全面展望一下SpaceX的2017年。如果你想知道「鋼鐵俠」馬斯克能否帶領這家已經14歲的私營航天公司在新的一年「再創奇蹟」，我相信，這篇文章應該就足夠了！

設計台詞：哇哦，看他們在新的一年在幹嘛（圖來自南方公園）

有興趣的話，大家可以收藏下這篇文章，因為我們已經基本把SpaceX在2017年的絕大部分看點盡收囊中。等到2017年的這個時候，我們再來看老馬在新一年計劃表中，究竟勾上了多少個對號！總的來說，本文既是對2017年的一次全面展望，也是對2016年的一次系統回顧，希望大家會喜歡！

獵鷹9火箭恢複發射

實現可能：★★★★★炫酷指數：★★☆☆☆

目標時間：暫定北京時間2017年1月9日

2016年9月1日Amos-6任務的靜態點火過程中的驚天一炸徹底擊碎了SpaceX高密度發射的美夢，各種負面新聞見諸報端，包括海事衛星和一大批立方星在內的客戶集體叛逃，儼然一副大廈將傾的態勢。

面對這場創立14年來最匪夷所思的爆炸事故，僅僅用時四個月，SpaceX的事故調查就已經接近尾聲，恢複發射用的火箭已準備妥當，同時恢複發射的載荷衛星也已經扣上整流罩。做為二代銥星的首次發射，此次發射的十顆衛星連同載荷支架共9.6噸，這也是獵鷹9火箭截至目前載荷最重的一次發射。而SpaceX究竟能否順利的再再再次爬出失敗的陰影，並將回收和創新進行到底，讓我們2017年1月，拭目以待。具體有關此次發射，詳情參見本號往期文章：SpaceX即將恢複發射，助力人類規模最大衛星星座升空（作者：本號特約作者Flying_Pencil）

恢複發射所使用的火箭已經在范登堡的庫房內放的要長毛了

十顆二代銥星已經扣罩，銥星老總已經急得像熱鍋上的螞蟻一樣了，幾乎一天一條推特，倒逼FAA放行發射

意義：如果不恢複發射，本文下面所寫一切皆為虛妄，意義神馬的還需要解釋么。

重型獵鷹火箭的首次發射

實現可能：★★★☆☆炫酷指數：★★★★★

目標時間：暫定2017年中期

這是重型獵鷹火箭數年來第一張由官方公布的實物圖，個中意義不言自明

前天，SpaceX公司正式曝光了一張重型獵鷹火箭（Falcon Heavy，下文簡稱FH）的級間段實物照片，該部件位於火箭芯級和二級的中間（下圖紅圈處）；至此，推遲數年的27發並聯「怪物」火箭終於露出真身，該火箭高70米，寬12.2米，起飛重量1420噸（作為對比，長征五號為879噸），採用簡單粗暴的「推力不夠數量湊」思路設計而成，由兩枚基於獵鷹9火箭一級的助推器和芯級組成，起飛時多達27台梅林-1D+發動機（Merlin-1D+）將同時工作，可以提供高達2280多噸的起飛推力。

重型獵鷹火箭不僅能夠向火星發射紅龍無人探測飛船（不回收狀態的地火轉移運力高達13.6噸），而且將有望搭配未來的二代龍飛船貨運版為特朗普「重返月球」架構中的近月空間站提供貨物輸送服務。火箭全箭使用了27+1共28台發動機，其中27台可以回收，將部分回收的比率提升到了一個全新的高度。並在未來換裝基於新一代猛禽發動機的上面級的情況下，高軌道發射的一次性運力甚至有可能染指SLS（太空發射系統）的基本構型，而公開發射報價僅9000萬美元一次，相對於SLS幾乎下降了一個數量級。不廢話，上視頻！

可以說FH發射的可觀賞性在當今運載火箭領域無出其右，僅三發同時回收這一壯觀景象就值得大書特書。但與官方宣傳視頻中有所不同的是，由於FH已經暫時取消了交叉燃料輸送技術，轉而採用類似重型德爾塔4火箭的芯級節流方案。因此目前主要的發射-回收模式將為助推級返回發射場，芯級著船。因為芯級節流，導致分離高度遠高於現有獵鷹9火箭，返場運力損失很大，因此全部返場並不划算；另一方面考慮到SpaceX在東海岸僅有一艘回收駁船，因此全部著船回收短期也不現實。有興趣可以參見往期文章：

（作者：冰箭，中國運載火箭技術研究院某運載型號主任設計師）

此外值得一提的是，FH首次發射中一枚助推器將由已回收的獵鷹9火箭一級翻修而來，其中最主要的改動就是需要替換已有獵鷹9火箭的發動機承力結構OctaWeb，並添加箭體上部的承力點和氣動頭錐。可以說，雖然FH是全新火箭首射，但其實這是一枚半二手火箭！FH首飛既要挑戰火箭本身的設計水平，又要考驗SpaceX的火箭復用能力，風險之大可見一斑。

之前網上非官方曝光的FH助推級氣動頭錐實物照片

意義：如果首射成功，該火箭將一舉奪下「現役運載火箭之王」的桂冠，憑藉54噸的LEO運力（很多人對官方公布的這個運力存疑，我們暫且信其為真）將現役最大低地軌道運力紀錄直接翻倍。該紀錄有望保持到2018年SLS首射之前。當然最關鍵的是，如果FH的27發並聯模式成功，N1火箭30發並聯設計下4射4炸導致的多發並聯不可靠的設計定式將有望被打破。也為SpaceX未來ITS（行星際運輸系統）起飛級42發並聯的可行性提供了信心。

載人龍飛船首次無人演示飛行

實現可能：★★☆☆☆炫酷指數：★★★★★

目標時間：暫定2017年末

載人龍飛船現階段是在NASA的CCP（Commercial Crew Program，商業載人航天計劃）架構資助下開展的飛船研發項目。CCP合同由大名鼎鼎的波音公司和SpaceX共同中標，獨立研發相關飛船並搭配各自火箭來為國家空間站輸送宇航員。

未來美國載人航天的三駕馬車，最右的獵戶座已經因為嚴重超支和進度拖沓引起公憤，差點被特朗普一刀砍掉

其中SpaceX的載人龍飛船是第二代龍飛船的載人版，同時還有用來執行CRS-2貨運補給任務的貨運版，兩個版本設計基本一致，最主要區別就是艙內是否布置座位。二代龍飛船基於已經成功飛行9次的一代貨運龍飛船改進而成，與波音的CST-100飛船（現命名為星際線StarLiner飛船，上圖左邊那個）共同競逐人類首個具備獨立載人航天能力的私營企業的桂冠。但根據NASA最新的CCP計劃年度總結，SpaceX在進度上已經遙遙領先於曾經被認為財大氣粗、實力強勁的波音公司。雖然已經歷經數次推遲，但是在2017年末依舊有望執行一次無人測試飛行（稱之為DEMO1）。同時為一改以往宇航服的如米其林吉祥物一般的糟糕外觀，馬斯克聘請了著名設計師自行研發了全新的艙內航天服，並已經於近日通過NASA的審查。現處於保密狀態，應當是留待載人龍正式發射時候才放出，有興趣可以參見下面的視頻。

由於騰訊限制一篇文章中只能有三個視頻，所以我找了一個集錦視頻，來自牧夫天文論壇，集錦做的很棒，在此感謝他們的勞動

不同於獵戶座飛船在14年末那次有錢沒處花的測試發射，載人龍的DEMO發射內容相當豐富，基本上除了不載人之外，與實際的載人發射完全一致，不僅要自主與國際空間站對接（無需機械臂捕獲），還要在軌維持一段時間，然後返回地球。初期將採用與貨運龍飛船類似的傘降回收方式，通過四個降落傘構成（上面視頻的三傘是早期視頻，最近又補做了四傘空投試驗）的冗餘群傘系統軟著陸海上並打撈回收，冗餘設計保證了該飛船在單傘失效前提下依舊能夠安全返回。而2014年發布會中反推著陸的炫酷返回方式將在CRS-2合同架構下的貨運任務中先行試驗，證明其成熟和安全後再應用在載人任務中。此外考慮到紅龍火星任務的技術要求，明年懸停試驗也將更高強度的進行。

縱觀在研的新一代載人飛船，載人龍的設計最為激進，擠壓循環的液體逃逸發動機、推式逃逸、超大尺寸觸控操作界面、自主對接、反推著陸再加上可復用設計；很孤獨，幾乎沒有任何跟隨者

無人DEMO測試之後緊接著應該是發射中逃逸實驗，也就是in-flight abort test，該試驗將與已經完成的發射台逃逸實驗共同證明載人龍飛船具備發布會上所宣稱的「全程逃逸能力」，在逃逸實驗全部完成後，將執行首次載人發射任務，搭載兩名NASA推選的試飛宇航員（就是「小白鼠」比較清新脫俗的叫法），但這次試驗因為進度一推再推，已經被安排到了2018年5月，而且不僅如此，無人DEMO能否在2017年內成行也相當讓人懷疑。

首先與我國具有載人發射專用的長征2F火箭不同，獵鷹9火箭並無宰人專用版，因此考慮到獵鷹9不那麼「良好」的安全記錄，尤其是Amos-6的爆炸事故發生在燃料加註期間，而在原定的載人發射過程中，爆炸發生時宇航員有可能正在進入飛船，這就對獵鷹9火箭的可靠性提出了嚴峻的考驗。而NASA最初要求的40次無人發射才能載人發射的要求已經難以達到，所以明年的發射壓力之大可見一斑。

載人龍發射的CG圖，發射台為「欽定」的肯尼迪航天中心LC-39A

意義：「全世界能夠把人類送入太空的有中國、美國、俄羅斯，還有我——伊隆·馬斯克」。（這B裝的我給滿分。。。）至此，美國自2011年太空梭退役後整整六年，終於恢復了載人航天能力！

「嗨，兄弟，交給你了！」 「沒問題，放心吧！」

（國外網友有愛繪製）

獵鷹9火箭的重複使用發射

實現可能：★★★★★炫酷指數：★★★☆☆

目標時間：暫定2017年一季度

這是一次「平凡」的發射，由獵鷹9火箭為盧森堡SES公司發射一顆重5.3噸的通訊衛星，衛星具有50個ku轉發器，混電升軌，目標軌道為標準GTO或Sub GTO，沒有任何看起來值得一書的地方。但這又是一次不平凡的發射，一次有可能改變人類航天發展方向的發射，因為這次發射中的獵鷹9火箭一級是一枚已經發射過的二手火箭。火箭一級回收自2016年4月10日的CRS-8任務，當時這枚一級火箭在完成其向國際空間站發射貨運龍飛船的任務後，沿著預先規劃的回收彈道飛回海面，並穩穩著陸在SpaceX預先準備的回收駁船上，該箭體非官方編號023。

CRS-8發射回收瞬間的直播畫面，可以聽到如潮水般的歡呼聲

「重複使用」四個字，這幾乎是SpaceX創立14年來最大的夢想，筆者也認為是從根本上降低天地往返費用的終極解決辦法，雖然不能說SpaceX的道路一定會最終成功，但是SpaceX卻一直在這條道路上不斷前行，歷經數不清的挑戰、嘲笑和失敗，卻仍然初心不改。或許這才是這家公司之所以能夠如此引人注目和備受推崇的原因，或許可回收的運載火箭只是和太空梭一樣，是另一個成功而又失敗的偉大嘗試。但是任何人都不能否認，當這枚二手火箭在2017年的某一天再次執行完自己的使命並順利分離後，誰能不說彷彿看到了人類登上月球以後另一個航天新時代的曙光？

我們將可回收運載火箭從誕生到最終實用化分為三個階段：

證明VTVL方式回收火箭是可行的（已完成）

證明回收火箭的再次發射從技術上是可行的

證明復用火箭能夠從根本上降低航天發射的費用

如果說2015年12月的首次回收證明了回收的可行性，那麼這次發射就是第二階段完成的最佳證明。當然最困難的就是第三步，太空梭就是倒在了第三步上，雖然實現了復用，但成本卻反而一路飆升，同時在安全設計上的缺陷一再顯現，最終黯然落幕。因此，對於SpaceX而言，第三步可能至少需要五年，甚至可能需要十年或更久。然而，我們可以看到，SpaceX依舊在不斷改進和完善自己的可回收火箭，並預計於2017年推出可復用的全新改型——獵鷹9 Block5。因為太空梭的前車之鑒，在這條路上，SpaceX如此孤獨，全世界主流發射承包商無一跟隨，只有亞馬遜創始人貝索斯的藍色起源「新格倫」火箭採用了類似思路。

但是，歷史告訴我們，先驅者從來都是孤獨的。

對於我們來說，還是那句老話——耐心，是一種美德。

希望他們能夠再次點火起飛，重返藍天

有關此次復用發射，詳見往期文章：

新版獵鷹9 Block5型發射

實現可能：★★☆☆☆炫酷指數：★★★☆☆

目標時間：2017年下半年

太空梭集中了阿波羅時代航天人的奇思狂想和勇敢的冒險精神，但幾十年的飛行歷程和後繼無人的慘淡結局也同時也體現了現有美國航空航天體制的一個積弊，那就是但凡哪種新的技術應用中稍有不順，國會老爺們就會下意識一槍斃掉，不留活口，而非思考和著手如何改進與完善一種技術。最典型的一個例子就是小布希總統時期提出的「重返月球」和「戰神」計劃，奧巴馬上台後由於政黨輪替和利益集團更替，新政府大刀一揮直接砍死，然後面對缺乏載人旗艦項目的NASA和太空梭退役的就業壓力，只能無奈上馬換湯不換藥的太空發射系統（SLS）。既沒有對戰神計劃已有成果的繼承（獵戶座除外），也沒有對太空梭改進和革新的想法，蹉跎了整整8年。直到特朗普攜參眾兩院帶領「共和黨」重新舉起月球這面大旗的時候，大家才發現，之前的這麼多年都特么白折騰了。

如果不是奧巴馬亂揮屠刀，估計特朗普上台時，NASA已經重返月球了，畢竟阿波羅登月白手起家也才用了不到十年

但是對於SpaceX這種私營企業，就不會受到這種搖擺政策的影響，SpaceX一路改進和踐行自己的「復用觀」，面對2016年多次成功回收火箭在復用面前面對的種種問題。馬斯克第一個想到的不是放棄，而是繼續大刀闊斧的改進自己的火箭和回收復用體系，面對獵鷹9火箭在反推回收中的惡劣工況和受損程度。在著名SpaceX粉絲聚集地Reddit舉行的一次問答活動上，馬斯克本人親自提及了將於2017年首飛全新的獵鷹9 Block5型火箭，該型主要改進了以下三個方面：

繼續增加發動機推力，將獵鷹9火箭的一次性運力真正推上22.8噸的水平。

更換一次性使用的著陸支腿，換用可重複使用的著陸緩衝機構。

改進火箭的防熱設計，減小回收中的氣流沖蝕和高溫損傷。

現有的著陸支腿在每次回收後都需要手動拆除，並進行替換，因為目前採用的緩衝機構是源自阿波羅時期登月艙的蜂窩鋁一次性潰縮材料，有點兒懵是么？上圖。

這是獵鷹9的著陸支腿實物

點擊播放 GIF/1926K

這就是一次性的蜂窩鋁潰縮材料，它的好處是結構簡單可靠，成本低廉，同時回彈效應很小，防止火箭著陸衝擊過大，反彈到海里

但是再好也還是一次性的，為了儘可能的復用，這種設計很可能在Block5型上消失不見。此外對於加強的防熱設計，坊間傳聞SpaceX很可能會祭出龍飛船所採用的PICA-X防熱材料，在箭體受損嚴重的部位進行補強和改進。

PICA-X（Phenolic Impregnated Carbon Ablator），酚醛浸漬碳燒蝕體，X代表是SpaceX版本，最初來自於NASA埃姆斯研究中心，曾用於好奇號火星車進入火星大氣的防熱結構，可以稱得上是世界上最好的防熱材料之一

LC-39A發射台的首次發射

實現可能：★★★★★炫酷指數：★★☆☆☆

目標時間：2017年1月

自Amos-6事故炸毀LC-40發射台後，LC-39A令人抓狂的改建進度確實已經幾乎耗盡了愛好者們的耐心，好在終於曙光乍現。SpaceX已經欽定2017年1月從這裡發射EchoStar 23衛星，做為東海岸發射場的開門紅。此外，做為SpaceX的載人發射台，載人龍的登船用搖臂已經製造完成，等待明年有機會時進行安裝。同時面對未來的軍用載荷發射，LC-39A有可能還會繼續改建。但是不管怎麼說，這裡終於不再那麼寂靜了。

一轉眼，SpaceX已經租下這座發射台3年了

雖然改建已經接近尾聲，但是還有不少工人正在忙活（攝於12月初）

意義：做為阿波羅11號任務和太空梭首射的發射台，LC-39A已經承載了太多傳奇；做為SpaceX的載人發射台和重型獵鷹發射台，傳奇能否繼續，讓我們拭目以待。

LC-40發射台的恢複發射

實現可能：★★★★★炫酷指數：★☆☆☆☆

目標時間：2017年上半年

Amos-6事故後，SpaceX官方評估了LC-40的損毀情況，表示有希望於2017年上半年恢複發射台的運作。做為SpaceX最主力的發射台，獵鷹9至今共28次發射中的26次都是從這裡升空的。雖然LC-39A馬上就將頂替上場，但我們還是希望能夠儘快看到獵鷹9火箭能夠再次從這裡騰空而起。此外，由於39A未來將承擔具有特殊載荷整備要求的軍用發射和載人發射，還有FH發射，需要進一步的改建。LC-40有必要與39A協同分工，在39A改建期間保證發射持續。有關這次事故，詳見我們的往期文章：

如何按SpaceX的風格引爆一枚火箭——恢複發射前你應該知道的真相（本號特約作者Flying_Pencil）

[分析]屋漏偏逢連夜雨—SpaceX的第三次低谷

[囧]剛寫完的發射預報完全用不上了。。。

筆者很喜歡這張照片，但是不喜歡這個事件

意義：當LC-40發射台恢復後，SpaceX將在歷史上首次具備兩座東射向發射台，也就極大的減輕了LEO和GTO發射任務的周轉壓力，算是SpaceX真正實現高密度發射的又一基石。

貨運龍的復用發射

實現可能：★★★★★炫酷指數：★★☆☆☆

目標時間：2017年二季度

雖然SpaceX是一家已經有用5000多名員工的「航天巨頭」，之所以叫「巨頭」，是因為財大氣粗實力強勁的老大哥ULA在經過減員增效後員工總數也僅僅是維持在3000人上下。但事實上並不能這麼對比，因為SpaceX是一家垂直整合程度相當高的企業，大量分包商和供應商的職責均被其自己攬入麾下，因此實際分配到貨運龍飛船上的人手和設備都相對有限，為了能夠騰出生產線和人員全力保障和推進載人龍項目的進度，SpaceX只能無奈祭出「無敵復用大法」，開始翻修從海上回收的貨運龍飛船。雖然貨運龍飛船最初就是可復用設計，而且初期甚至出現過防熱大底設計過厚的現象（後經過適當減薄），但眾所周知的是——海水對航天設備是非常非常麻煩的一種介質，經過海水浸泡的龍飛船如何拆換翻修才能維持其一如既往的穩定可靠是一個巨大的挑戰。SpaceX公司預計將從CRS-11任務開始採用翻修的二手貨運龍飛船，也就是說暫定二月份的CRS-10任務將採用最後一艘全新的貨運龍飛船。

我跟你說這玩意要重新上天你什麼表情？

說句題外話，之所以載人龍任務優先順序這麼高，是因為一個非常囧的原因——NASA沒有購買2019年度的聯盟飛船船票，而且補票可能性幾乎為0，這就倒逼美國在2019年前必須重新具備穩定可靠的載人航天能力，因此CCP項目架構下的載人龍飛船幾乎成為了公司的「天字型大小第一」在研項目。火星殖民神馬的還是先靠邊站吧。

這裡是俄羅斯向美國出售聯盟飛船載人座位的價目表，大家可以發現在2011年太空梭退役後，由於聯盟形成了事實壟斷，價格出現了一次飆漲，之後則更是一路飛升，作為一個曾將人類送上月球的機構，NASA顯然已經忍不了了

看看俄羅斯人的最新報價，要我我也忍不了了

意義：如果貨運龍的復用實現，它將成為人類航天史上第一款實際重複使用的飛船。同時我們可以將2017年稱之為SpaceX的復用元年，是在太空梭之後人類在可復用天地往返工具上的又一次勇敢嘗試，同時為未來載人龍飛船的復用打下堅實的基礎。

「猛禽」發動機的進一步試車

實現可能：★★★☆☆炫酷指數：★★☆☆☆

如果總結SpaceX的2015年，9月馬斯克在國際宇航大會上名為「讓人類成為多星球物種」的演講必須是一件大事兒。但是光有PPT是遠遠不夠的，「詩和火星」還需要真抓實幹，於是乎猛禽發動機橫空出世，但是在9月初的短暫試車之後，猛禽就陷入了寂靜。因此在2017年，我們希望能夠看到更多更精彩的試車畫面，但是迫於SpaceX現在積壓的70多個發射訂單，大家也不要過於奢望。

11月下旬拍攝的猛禽發動機試車台，發動機已經被防塵罩覆蓋

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