科普 | 大型火箭的过去、现在与未来 2018年美国东部时间2月6日约15:48

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2018年美国东部时间2月6日约15:48，SpaceX公司开发的猎鹰重型火箭在美国佛罗里达州卡纳维拉尔角的肯尼迪航天中心39号发射台(LC-39A)首飞成功，此后成功回收两枚助推火箭，并飞向地球-火星轨道。猎鹰重型火箭高度是70米，直径12.2米，可以将63.8吨物资送到“近地球轨道”，它的成功首飞，使其成为当今世界上最强大的火箭。一个私营公司开发的火箭能够获得如此重大的成就，自然引起了世界媒体的轰动。

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但是，猎鹰重型并不是史上最强火箭，美国开发的“土星五号”火箭才是。土星五号高达110.6米，直径10米，可以将140吨物资送入近地轨道。史上第二强火箭则是苏联的能源号火箭，可以将88吨物资送入近地轨道。土星五号和能源号都是在冷战背景下产生的。

二战之后，美苏进入全面对抗时期，在它们的竞争中，航天实力的竞争又是最核心的。在整个上世纪五十年代，美国的航天都落后于苏联。苏联不仅首先将卫星发射上天，还首先将宇航员送入太空。这两次落后深深刺激了美国政府和航天部门。1961年，美国政府宣布将进行“阿波罗计划”，该计划要在10年内将宇航员送上月球。为实现这个目标，美国将二战期间为德国设计V2火箭的冯·布劳恩任命为火箭总负责人。冯·布劳恩先是完成了“木星”火箭，然后造出了“土星”系列火箭，其中以土星五号最为强大。

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土星五号发射了阿波罗计划中的12艘“阿波罗”飞船，其中的6艘将12名宇航员送到月球。正因为土星五号的鼎力相助，美国终于在1969年实现了人类首次登月，全球5亿观众在电视里看到阿姆斯特朗踏上月球的土地。从1967年到1973年，土星五号共执行过13次发射任务，除了上述的12次阿波罗飞船之外，第13次任务是发射空间实验室。1972年12月，阿波罗17号成功登月后，美国停止了登月计划。土星五号在1973年执行完最后一次任务后，也停止生产，生产线也被拆除，从此成为神话一般的存在。

在美国宣布要执行登月计划后，苏联也开始启动登月计划，为此开发了N1火箭，这款火箭如果发射成功，可以将94吨物资送入近地轨道。但因为资金短缺、技术不足，N1连续四次都失败了，苏联在1974年正式放弃了N1火箭。因为从未成功发射，在盘点史上最强火箭的时候，N1是不被考虑在内的。

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排在土星五号之后的是苏联能源号火箭，它是被设计来发射苏联的“暴风雪”号航天飞机、空间站与重型卫星的，高度为60米，直径8米，可将88吨物资送入近地轨道。1987年，能源号火箭进行第一次发射测试，没有完全成功;1988年它第二次发射，获得成功，将暴风雪号航天飞机送入轨道，这也是它的最后一次发射，然后它就退役了。

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在土星五号和能源号先后退役之后，一直到猎鹰号发射之前，排名第三、第四的分别是美国的德尔塔(三角洲)四号火箭和中国的长征五号火箭，它们可以分别将28吨与25吨物资送入近地轨道。这次发射成功的猎鹰重型火箭的运力虽然比不上土星五号和能源号，甚至不能够算是真正的重型火箭，但63.8吨的近地轨道运力已经达到了此前史上第三、第四名的两倍以上，从而登上史上第三、现役第一的宝座。

土星五号退役之后，美国开发航天飞机，其主动力来自飞机自身的发动机，整个飞机捆绑着巨大的油箱而非火箭，再绑着两个小的助推火箭。在美国的航天飞机全部退役之后，美国开始重新考虑用大火箭发射飞船的方案。当前美国正在进行的是“空间发射系统”，这是航天飞机发动机的改进版。“空间发射系统”的直径是8.4米，预计高度是98米(载人)与120米(不载人)，可以将70吨(载人)或者130吨(不载人)的物资送入近地轨道，因此比猎鹰重型更强大，但费用却比后者高约10倍。

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除了美国之外，于2016年11月3日首次成功发射长征五号火箭的中国，作为大火箭领域的新秀，也正在计划制造更强大的火箭。相信未来几十年，重型火箭与超重型火箭将陆续创造航天史上的新纪录。

无论过去与未来如何，这次猎鹰重型在大火箭领域的作为都有效刺激了大型、重型火箭的研发。它被安排在肯尼迪航天中心的39号发射台(LC-39A)发射，而这正是当年土星五号铸造辉煌的发射位。

文字来自《科技日报》2月11日第8版

延伸阅读

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采访人员从中国航天科工集团四院获悉，我国超大直径固体火箭发动机计划于2018年春节期间点火验证关键技术，2018年二季度进行全尺寸验证试验。该发动机直径超过4米，刷新了此前由美国保持的3.7米世界纪录。

“快舟”火箭总设计师梁纪秋近日对媒体表示，该发动机将应用于快舟21号、快舟31号大推力固体运载火箭。在近地轨道最大运载能力方面，快舟21号火箭可达20吨，快舟31号火箭则能达到70吨。

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梁纪秋表示，快舟系列火箭处处体现商业航天的创新特质，打破了业界对固体火箭“只能用于武器装备，不能用于发射卫星”的传统观念。其发射不仅比液体火箭快，精度上也不落下风，近地轨道卫星发射误差可以控制在百米级。同时其性价比很高，发射费用低于每公斤1万美元，不到目前国际宇航发射主流价格的一半。

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2017年1月9日，快舟一号甲小型固体运载火箭在酒泉卫星发射中心以“一箭三星”方式完成首次商业航天发射服务。2017年4月，“快舟”获得四箭四星发射服务合同，将在2018年择机连续发射。近地轨道运载能力为1.5吨的快舟11号火箭，目前已完成初样研制以及发动机试车、控制系统检测等主要大型试验，计划于2018年上半年采用“一箭六星”方式首飞。

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据悉，快舟21号、快舟31号火箭正在加紧研制中。超大直径大推力固体火箭发动机问世后，不仅能将快舟系列火箭近地轨道运载能力由1吨级提高至20吨级，还能把发射成本降至每公斤5000美元。“美国的猎鹰九号是目前世界上最便宜的火箭，快舟要做到更便宜。”梁纪秋说。

航天科工火箭技术有限公司融资12亿来造火箭

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航天科工火箭技术有限公司(以下简称“火箭公司”)在上海联合产权交易所举行A轮增资签约仪式，与8家社会投资机构(含部分民营社会资本)签订协议，现场募集资金12亿元。

此次所募集资金主要用于快舟系列运载火箭产品研制、商业航天上下游产业布局与快舟总装能力建设等。

目前，火箭公司位于湖北武汉商业航天产业基地的总装总调中心(一期)已全面启动项目建设，预计2018年底将建成投产，届时将形成年产20发运载火箭总装测试及试验能力。

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产品研制方面KZ-11已完成关键技术攻关，目前已进入全箭调试测试阶段，将于2018年上半年以“一箭六星”方式完成首飞，更大运载能力的快舟产品已启动研制工作。

此外，由火箭公司参与投资的航天行云科技有限公司也将于2018年初注册成立，这标志着该公司在商业航天产业链的布局上又将迈出新的一步。

▋来源:科技日报

▋监制:邹维荣

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