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獵鷹火箭成功開闢金光大道,中國航天緊跟刻不容緩

重型獵鷹火箭發射成功舉世矚目,不僅給NASA也給中國航天帶來了很大壓力

太空探索技術公司的重型獵鷹火箭2月7日凌晨發射成功,無論是火箭兩枚助推器從天而降的壯觀和科幻的一幕,還是櫻桃色特斯拉在地球背景下遠去的畫面,都吸引了了無數的關注,其影響力遠遠超出傳統航天迷的圈子。特斯拉跑車是否「出軌」的話題,也吸引了很多人來辯論。

馬斯克極富個人魅力,既有工程師的技術又有商人的頭腦,這個人在美國都是無法複製的

重型獵鷹的成功,很多人看到了技術極客馬斯克的成功,有些人看到了靈活的私營公司的成功,有些人看到了美國航天和基礎工業底蘊的強大,這些看法沒什麼問題,但對中國航天卻沒什麼借鑒價值。難道中國航天科技集團公司能換個外行來的偏執狂全權領導么,難道航天科技公司能改製成為美國法律中的私營公司么?至於工業基礎上中美兩國更有巨大的差距。簡單地說,馬斯克和太空探索技術公司的成功經驗無法簡單照搬,但我要說的是,馬斯克的成功經驗不至於此,在更高的層次上,他開拓的發展道路為我們指明了前進的方向。

RS-68發動機特意用難度低的燃氣發生器循環,然而這是條邪路,它將被高壓補燃的BE-4發動機取代

馬斯克和他的獵鷹系列火箭成功之前,全世界都從冷戰時期航天競賽中「清醒」下來,大家更多追求低成本和可靠性。怎麼實現低成本呢?或許是太空梭的失敗打擊太大,東西方不約而同的認命了,不再只求新技術革命性的降低成本,而是走上沿用老技術和降低技術水平路線。美國洛克達因公司研製了RS-68氫氧發動機,燃氣發生器循環研製費用不高,雖然無論是比沖還是重複使用能力都比太空梭主發動機RS-25差多了,但造價2000萬美元比後者的4000萬美元便宜多了,美國當年的戰神五號火箭就使用RS-68B發動機。

阿里安6一二級改用懸掛式儲箱,靠低技術降低成本,這是條老路更是邪路

美國如此歐洲也不例外,冷戰時期的阿里安5火箭從大直徑共底氫氧儲箱、超臨界氦增壓等先進技術都用,而現在追求低成本的阿里安6火箭正好相反,儲箱改為非共底的懸掛式儲箱,重量輕的超臨界氦增壓技術取消。日本也是如此,從H-II到H-IIA再到現在正在研製的H-III火箭,其趨勢就是降低火箭技術和性能,換取更低的成本和更高的可靠性。我們中國長征五號第二級也沒有使用長征三號甲就使用的共底儲箱,理由很簡單就是要降低成本。

Merlin 1D除了用燃氣發生器循環,其他各方面技術和性能都是頂尖的,可不是什麼低端貨

然而馬斯克不信這個邪,他的做法完全相反。很多人一葉遮目,看到獵鷹火箭用低比沖的Merlin 1發動機,就認為獵鷹火箭技術水平低,但Merlin 1發動機幾經改進已經是最優秀的燃氣發生器循環液氧煤油發動機。Merlin 1D發動機室壓達到了10.8兆帕,幾乎是燃氣發生器循環發動機的極限,它的比沖同樣做到了極限,至於高達188的推重比,同樣是令人驚嘆的。獵鷹火箭使用全浸沒的複合材料氦瓶,大大降低了儲箱增壓系統的重量,它還使用超冷推進劑,通過超低溫增加液氧和煤油的密度,火箭甚至還使用超冷快速加註技術,降低推進劑的損失。獵鷹火箭還使用了先進的商用貨架航電和自行開發的實時linux系統控制,可靠性高重量卻很輕,比傳統火箭高到不知哪裡去了。

重型獵鷹兩枚助推器再次回收,可靠性爆表,NASA自己都沒這技術,厚著臉皮貼上來合作呢

太空探索技術公司還一反傳統開創了火箭研製高度垂直整合的模式,簡單地說就是縮短供應鏈,能自己做的部分不對外採購,從而儘可能降低成本,這一模式連當初不屑一顧的聯合發射聯盟(ULA)都學過去了,未來火神火箭的發動機要自己製造。另外獵鷹火箭的通用化系列化組合化做的極為出色,一種火箭包打天下不說,獵鷹九號第一級直接做重型獵鷹助推器,這種通用組合程度在現有火箭中也是絕無僅有的。

重型獵鷹捆綁的助推器就是回收的獵鷹九號一級,通用程度讓我們羨慕不已,緊追才是正道

獵鷹火箭為了提高可靠性,不是如陰謀論者想像的那樣,跪求NASA開恩給點成熟技術,而是使用和開發高性能感測器和故障自動檢測系統,早期因為經驗少閾值低火箭發射暫停推遲是家常便飯。另外獵鷹火箭實現了的回收和復用,實際飛行檢驗過的火箭帶來的數據和經驗,是傳統遙測信號那點數據望塵莫及的,幾次回收復用下來,馬斯克手裡的火箭飛行數據和經驗就壓倒了那些幾十年歷史的老火箭。

龍院士呼籲長征九號儘快立項,恕我直言,這種用阿波羅時代理念設計的火箭,是條浪費人力物力的死路

簡而言之,馬斯克的獵鷹火箭的成功,實際上是積極使用新技術和高效生產組織的成功!中國航天現在面臨著巨大的內外壓力,馬斯克的這一成功經驗對我們意義非凡。中國航天有著光榮的歷史,理應儘快走上馬斯克實踐證明的、以革命性技術降火箭成本的金光大道,而不是以抱殘守缺的心態修改原始設計要慎之又慎,否則被擠出世界航天舞台也不是不可能的事情。


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