航天史上的里程碑,马斯克的火箭创造了哪些历史?

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相信大家一定会有这样一个疑问:为啥咱中国没有这种火箭呢?这绝不是因为咱们中国人的智商不足,或是国家的投入不够,而是因为我们与美国在火箭领域先天就存在着巨大差距,这也就决定了我们的发展重点也与马斯克和他的SpaceX会存在较大不同。那么差异有哪些呢?

今天凌晨,SpaceX的Falcon Heavy(重型猎鹰)火箭在经历多次推迟之后,终于试飞成功了。不仅3个火箭助推器的27个Merlin引擎正常工作、并且助推器按照预定计划分离、就连三个助推器分别成功实现回收。这可以说是一次“彻彻底底”的成功。

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这是SpaceX的一次里程碑,也是人类航天史上的一次里程碑。

当然,你或许不了解“重型猎鹰”,我可以简单用几点描述一下:

  • 这是目前全球现役运载能力最强的火箭(LEO轨道载荷达到63.8吨);
  • 这个火箭的3枚火箭助推器全部能够实现回收再利用;
  • 这是民营公司有史以来所打造的最大火箭;


这枚火箭将开启“超重型火箭(LEO轨道载荷50吨以上)”的廉价发射纪元。
相比起“重型猎鹰”,你或许更了解它背后的“创造者”——Elon Musk(埃隆·马斯克),也就是我们俗称的“硅谷钢铁侠”。事实上,这次“重型猎鹰”运载的货物不是卫星,正是Elon Musk自己的樱桃红色Tesla Roadster跑车(Tesla首款产品)。

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这辆车上还用SpaceX为未来宇航员定做的服装打造了一个“虚拟乘客”,并且被摆成了像在郊外兜风一样的造型。车上同时还将不间断播放一首歌——来自David Bowie的《Space Oddity》。

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根据SpaceX的计算,这辆Roadster在进入“地球-火星”转移轨道之后,将在太阳系内长时间飞行,如果没有任何意外的话(其他物体在轨道上撞击),这辆车将会在宇宙中飞行超过10亿年。马斯克甚至为此开了个玩笑——假如有一天外星人来了,他们也会看到这辆车在飞。

从“重型猎鹰”成功首飞这一刻起,它也已经成为了全球现役运载能力最强的火箭。到底有多强呢?我们来看几个数字:

  • 近地轨道(LEO)运载能力:63.8吨,基本等于10头成年的非洲大象;
  • 地球同步轨道(GTO)运载能力:26.7吨,运得更远了,但运个4头大象还是没问题的;
  • 火星轨道运载能力:16.8吨,如果火星降落问题不考虑,分分钟丢两头大象到火星上;
  • 冥王星运载能力:3.5吨,这可是最近都有43亿公里(绕地球10000圈)的一颗星球,“重型猎鹰”还是能够运两台小轿车过去。

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全球运力最强火箭对比

现役最强、史上最经济

事实上,这却不是最值得“标榜”的。因为人类上世纪70年代所打造的“土星5号”依旧保持着最大的运载能力记录:近地轨道(LEO)运载能力140吨。但“重型猎鹰”真正称霸火箭家族的东西,是连传奇“土星5号”也不能比的——经济性和环保。

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去年,美国政府会计办公室做了一个关于全球现役各大商用火箭系统的成本核算,结果如上图,可以很明显看到SpaceX的两款火箭在发射成本单价方面的优势。

当然,表格之中的“重型猎鹰”发射成本单价只是一个估算值,因为SpaceX目前仍未公布,但与Falcon 9相比,“重型猎鹰”有非常大的“进步”:

  • 近地轨道载荷运输能力提升180%;
  • 地球同步轨道载荷运输能力提升222%;
  • 火星载荷运输能力提升318%;
  • 每次发射花费只提升50%。

这之中的秘密其实就在于新添加的两个火箭助推器,在发射全流程中的前两分钟,他们就将燃尽他们所装载的非降落用推进剂,然后就与主推进器分离,进一步减轻了火箭前行的“负担”。

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“重型猎鹰”整体发射流程

而最重要的自然是火箭助推器回收了,SpaceX今天“重型猎鹰”的三枚火箭助推器的回收可谓如梦幻一般,两枚火箭助推器下降的时候动作非常同步,甚至给人一种导播切错信号的感觉。要知道这两个助推器的降落目的地,相差不过数百米。

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助推器正在返回着陆场的路上

有了“重型猎鹰”火箭,人类对于火星的探索进程也将加快。SpaceX称,“重型猎鹰”可以运送2至4吨的货物至火星表面,可作参照的是,好奇号重量是1吨左右。这次的“重型猎鹰”火箭试射,给人类开启了更加雄心勃勃的太空探索之路。

天文学家们也表达了对“重型猎鹰”火箭的兴趣。基于“重型猎鹰”火箭的运力,天文学家们正在考虑到2020年,用它来运载约为6.2吨的韦伯望远镜和6.5米的镜面。

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蓝色起源给出的运载火箭对比图

尽管“重型猎鹰”火箭受到多方青睐,但它并不是市场唯一的选择。《科学》杂志指出,在接下去的几年时间里,SpaceX将遇到挑战。它的竞争者不仅有来自NASA的空间发射系统,还有亚马逊创始人贝佐斯的蓝色起源公司。蓝色起源将在2020年首次公布自己的可重复利用的“新格林”号火箭。ULA也在努力研发“伏尔甘”火箭。

为啥咱中国没有这种火箭?

相信大家一定会有这样一个疑问:为啥咱中国没有这种火箭呢?

这绝不是因为咱们中国人的智商不足,或是国家的投入不够,而是因为我们与美国在火箭领域先天就存在着巨大差距,这也就决定了我们的发展重点也与马斯克和他的SpaceX会存在较大不同。

先天的差距方面,正如前面所说的:美国1969年就已经成功用“土星5号”这种上百吨载荷的超级重型火箭把宇航员送上月球了,而我们在1970年才刚刚用远程导弹改造过来的、载荷仅为300千克的长征一号火箭把我们的第一颗人造卫星送上天……

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当然,对于一个1949年才刚刚建国,且工业基础基本为零的新生国家,我们能在短短20年就有第一颗卫星上天,也已经说明了我们强大的追赶能力。

然而,火箭这种涉及基础学科和工业化水平的领域,并不是一朝一夕就可以追赶上的。所以当美国像SpaceX这样的私企都已经在研发“猎鹰重型”这种超级火箭时,我们还必须一步一个脚印地先把我们的“长征5号”给弄稳定了,然后再去考虑在2030年实现“长征9号”这种光引擎技术就与“长征5号”完全不可同日而语的国产重型火箭。

所以,虽然2016年“长征5号”的升空令我们从“航天大国”成为了“航天强国”,但我们中国人可千万不能因此就“飘飘然”,觉得自己很牛了。和美国人比航天,我们仍然还是“学生”,而今天美国人成功发射的“猎鹰重型”更应该让我们清醒过来了!

但我们也相信,只要我们的国家保持稳定发展,这个差距就能被我们一点点追上。毕竟我们“集中资源办大事”的体制在追赶技术差距上还是有很大优势的。而且到时,我们今天“种下的树”也必定会让这个国家的新一代人才获得比今天更广阔的逐梦空间与资源!

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