\＂二手\＂火箭再利用是最大技术亮点 22日

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22日，在美国加利福尼亚州范登堡空军基地，"猎鹰9"火箭发射升空。新华社发

美国"猎鹰重型"运载火箭首飞成功的消息发布。22日，据虎嗅网微信公众号报道，当天，猎鹰9号火箭将3颗卫星送入太空，Space X(太空探索科技公司)CEO埃隆·马斯克的目标是利用卫星取代传统的地面通信设施，来帮助全世界尤其是偏远的地区接入高速的宽带互联网。也就是说，马斯克要让全球都有无线网，时间就定为2024年前。

我国的运载火箭相比"猎鹰重型"火箭有何异同，中国是否也有类似的"空中无线网"计划?本期科技能见度将采访航天专家。

设计??模块化高冗余降低风险

前苏联设计制造的N-1火箭夸张地采用了30台发动机的串联，结果4射4败。这也让人们为27台发动机组成一级火箭的"猎鹰重型"捏了一把汗。

航天专家庞之浩介绍，"猎鹰重型"火箭通过动力冗余技术等，解决了发动机数量与可靠性之间的矛盾。设计上采用了40%的结构冗余，远高于普通火箭的20%-25%。虽然很多元器件只是工业级，但是用双备份甚至三备份的办法提升了可靠性。

对于猎鹰重型火箭来说，其成功的设计还包括采用模块化手段。代尔夫特大学航天学博士毛新愿对南方日报采访人员表示，造火箭犹如搭积木，这是目前世界范围内主流火箭的必选之路，通过模块化组装的方式增强同一系列火箭的扩展空间和灵活性。中国的新型长征火箭、美国联合发射同盟的主力宇宙神和德尔塔火箭、俄罗斯新一代的安加拉火箭也是采取这种方式。

" 猎鹰重型显然也深谙此道，它相当于由一枚崭新的猎鹰9号火箭和两枚回收的火箭一级组合而来，所以需要对居于中间的火箭一级进行结构强化，对两侧助推器加装小型整流罩、整体电子和控制系统等进行优化，但不需要彻底的大改。"毛新愿说。

火箭院飞行器弹道专家余梦伦院士接受采访时表示，"猎鹰重型"火箭的成功，为中国火箭的发展提供了一种新思路，简化系统，采用成熟技术。

" 猎鹰重型"火箭一级和助推器及二级均采用了同一种发动机，全箭共计使用28台梅林发动机、一级和助推器箭体采用与"猎鹰9"相同构型，均为成熟技术，可以节约大量成本和研制时间。

火箭院飞行器弹道专家余梦伦院士表示，这其实与我国上世纪90年代发射的长二捆火箭设计思路不谋而合，"长二捆火箭一级捆绑4个助推器和二级均采用同一种发动机，是世界上第一型用一种发动机构建的运载火箭，开创了先河。如今，'猎鹰重型'火箭的成功再次证明，未来运载火箭发展应从系统简化角度出发，采用成熟技术，缩短研制周期，降低发射成本。"

作为我国发射高轨航天器的现役中型运载火箭，长征三号甲系列火箭被看做是金牌火箭，自诞生以来一直保持着旺盛的生命力和不断完善创新的研发实力。

长征三号甲系列火箭从方案设计时就始终贯彻了"系列化、组合化、通用化"的三化设计思想，在长征三号火箭的已有基础上，按照"上改下捆、先改后捆、坚持三化、统筹发展"的总体方案，首先研制了长征三号甲火箭作为系列化的第一步，再以长征三号甲作为芯级，捆绑4枚或者2枚助推器，形成长征三号乙和长征三号丙火箭。

相比马斯克的"壮举"--2024年前让全球都有无线网，其实，我国也有类似的计划。据中国航天科技集团微信公众号报道，这一类似的项目就是"鸿雁卫星星座通信系统"(简称"鸿雁星座")，它将由三百余颗低轨道小卫星及全球数据业务处理中心组成，具有全天候、全时段及在复杂地形条件下的实时双向通信能力，可为用户提供全球实时数据通信和综合信息服务。

底气??

强大航天工业基础护航

" 美国政府十分支持Space-X，给钱、给政策，还提供发射场，发射场因为事故被炸毁之后，修好了继续提供。"庞之浩说，美国强大的航天工业基础也为Space-X等商业航天公司的成功提供了土壤。

马斯克的副手汤姆·穆勒是梅林火箭发动机的缔造者，在被马斯克招致麾下之前，其供职于NASA的一家供应商担任火箭引擎的工程师。他们携手之后，最终在"猎鹰9号"火箭上声名鹊起，一朝功成。"猎鹰9号"火箭更是成为了目前全世界成本最低廉，性能也最为稳定可靠的火箭，也因此成功占据了目前全世界火箭商业发射市场的绝对份额，几乎把原本占据市场主流的欧洲和俄罗斯全都挤了出去。

" 美国国家航天局很多先进的技术自己不敢用，但是民营企业敢于挑战。政府也给予了空间，NASA已经明确了定位，在航天飞机退出现役之后，近地轨道将向商业航天公司放开，NASA则向深空探测领域发力。比如比格罗公司的充气太空舱，也是NASA的技术，但是民营公司在商业化的道路上显然走得更远。成熟的技术必须要进行商业化，这样才能更好地做商业航天。"庞之浩说。

采用30台发动机并联技术的苏联N-1运载火箭4次发射均以失败告终，而SpaceX"猎鹰重型"火箭的成功则证明了多台发动机并联是可行的。火箭院型号总师宋征宇从中看到的是创新的规律:"创新性越强，意味着风险越大，要创新，就要容许试错。"

火箭院运载火箭专家陈风雨表示，中国航天处于爬坡追赶期，既要敢于创新，过程严谨，同时也要客观看待中国航天的基础和工业技术水平，宽容失败。只要瞄准目标，坚持正确方向，终能守得云开见月明。

未来??

看到商业航天廉价可能性

如果仅仅从运载能力上看"猎鹰重型"，它的这次成功发射未必能配得上全世界的瞩目程度。最为重要的，它的成功发射让人们看到了商业航天的廉价可能性。

此次火箭升空约2分33秒时，两枚由此前回收的"二手"猎鹰九号改装而成的助推器与芯级分离，并且成功降落在陆地回收场。但是另一枚担任芯一级的猎鹰九号火箭却没能成功回收。庞之浩表示，这次芯级回收与以往海上回收相比，分离时间较晚，飞行轨道更高，回收难度更大。

中国运载火箭技术研究院运载火箭系列总设计师、国家首次月球探测工程副总设计师、中国工程院院士龙乐豪表示，这种"二手"火箭再利用是"猎鹰重型"最大的技术亮点。龙乐豪表示，两个外挂助推器均为重复使用，证明这种模式已经接近稳定。"虽然其中央助推器海上回收失败，但这条路已经走通了，可回收技术假以时日肯定会更加完善。"

" 本来两个助推器就是二次利用的。但是现在还不清楚，这种方式能省多少钱。它的成本明显要比德尔塔4火箭低得多。马斯克的三个目标，更便宜、更快、更可靠。更便宜是首位的，一切都在围绕这个在走。更快也是为了更便宜，发射场人很少，准备周期很短。设备上能用工业级的就用工业级，不用宇航级，宇航级比工业级贵5倍。"庞之浩说。

毛新愿表示，一枚崭新的猎鹰9号火箭报价在5500万-6200万美元之间，远低于同类的宇宙神5和德尔塔4火箭1亿-4亿美元不等的报价。经过维修后的"二手火箭"再次登场时，相比新火箭，报价将打七折左右，但运力没有区别。这使得它的竞争力进一步上升。

而猎鹰重型火箭预计报价仅为1亿美元左右，甚至大大低于德尔塔4重型火箭的4.35亿美元的发射均价。但是猎鹰重型火箭的运力比它足足多出了128%，价格却仅仅是它的23%。再回看土星五号，项目在不到十年间就耗费了65亿美元。

龙乐豪也表示，我国也要加快火箭重复使用技术研究步伐，尤其是新一代运载火箭使用无毒无污染推进剂，具有回收利用的先天基础和优势，更应加速推进可重复使用，以应对当前及今后高密度发射的形势，同时降低火箭发射成本，提高中国航天的竞争力。

在发射火箭这条道路上，马斯克有着精打细算的本领，但是同时，他也加入了自己的浪漫，先不说他发出的豪言壮语，2022年发射货运飞船，未来10年内实现人类移民火星，单就这次猎鹰重型发射，所有的载荷竟然是一辆樱桃红色的特斯拉Roadster跑车，搭载了一位叫Starman的仿真宇航员，还带着毛巾和一本《银河系漫游指南》。按马斯克的设想，这台特斯拉将在火星轨道绕飞10亿年，当然，现在来看，这辆车明显"超速"了，而且跑得还有点远，但对人类探索太空来说，我们期待这样的"超速"。

南方日报驻京采访人员王腾腾

策划统筹张志超