甚至還有人表示SpaceX能成功完全都是靠NASA為SpaceX輸出了大量人才，其實(shí)這基本是謬論一條。不可否認(rèn)SpaceX眾多的NASA工程師為獵鷹9號(hào)的成功做出了卓越貢獻(xiàn)，但是你不能認(rèn)為愛(ài)迪生發(fā)明電燈都是他助手的功勞吧。馬斯克在SpaceX的頭銜除了CEO之外，還有一個(gè)頭銜就是Cheif Designer（首席設(shè)計(jì)師）。所以說(shuō)獵鷹9號(hào)是馬斯克的杰作并沒(méi)有什么不妥，而且這事馬斯克本人也是這么認(rèn)為的。目前，大多數(shù)對(duì)馬斯克的報(bào)道都是集中于特斯拉，而對(duì)于SpaceX的發(fā)展歷程則鮮有耳聞。本期易評(píng)就將講述一下馬斯克造火箭的那些歷史，以及詳解下獵鷹9號(hào)的牛X之處。

 

 

很多人都對(duì)英雄主義嗤之以鼻，從小到大的教育也都告訴我們離開(kāi)了集體你什么也不是。但是縱觀歷史，某些關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)真就是那某一個(gè)人起了決定性作用。要不然諾貝爾獎(jiǎng)也不用非要頒給個(gè)人了，每年頒給一個(gè)科學(xué)家團(tuán)隊(duì)大家也不用爭(zhēng)了。

 

而獵鷹9號(hào)在設(shè)計(jì)層面基本算是馬斯克的杰作，SpaceX的歷史可以說(shuō)就是馬斯克造火箭的歷史。馬斯克曾經(jīng)如是說(shuō)，“我知道我的火箭的每一個(gè)細(xì)節(jié)，以及所有過(guò)去。我可以告訴你告訴表面材料的熱處理過(guò)程，哪里發(fā)生了變化，我們?yōu)槭裁催x擇這種材料，甚至是鍛造技術(shù)。”

 

也許有人要問(wèn)馬斯克為什么知道怎么造火箭，馬斯克自己的回答是看書, “我沒(méi)有在波音或波音或洛克希德工作過(guò)。但我明白東西在物理及工程意義上是如何工作的。”而SpaceX的同事也都表示，馬斯克學(xué)習(xí)能力無(wú)人能及，智商高深莫測(cè)。反正馬斯克花了2年時(shí)間基本掌握了火箭的設(shè)計(jì)原理。

 

早在2001年, 馬斯克就提出了發(fā)送和讓火星實(shí)驗(yàn)溫室安全著陸的概念性項(xiàng)目，也就是將脫水的種子和保濕凝膠運(yùn)送到火星，讓這些植物在火星土壤生長(zhǎng)，為人類登陸做準(zhǔn)備。而到了2002年初馬斯克就坐不住了，畢竟干事業(yè)不能光靠想。所以跑到莫斯科，欲跟俄羅斯的Kosmotras國(guó)際宇航公司購(gòu)買3顆洲際彈道導(dǎo)彈用來(lái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。是的，馬斯克為了造火箭還扮演過(guò)“軍火商”的角色?？赡苁怯捎趯?dǎo)彈實(shí)在太貴（一個(gè)從導(dǎo)彈修改來(lái)的火箭要800萬(wàn)美元），而且火箭作為消耗品不能重復(fù)使用這一點(diǎn)使馬斯克意識(shí)到自己可以可以開(kāi)公司造自己的火箭，而這些火箭將可以重新使用。根據(jù)他的計(jì)算，建造一個(gè)火箭的原材料價(jià)格只有當(dāng)時(shí)火箭市場(chǎng)價(jià)格的百分之三。于是，SpaceX成立了。

 

接著大批跟馬斯克有著同樣志向的火箭工程師，當(dāng)然也包括NASA的工程師被招至麾下。但比如SpaceX最重要的創(chuàng)始工程師現(xiàn)在的推進(jìn)系統(tǒng)副總裁Tom Mueller就跟NASA沒(méi)有半毛錢關(guān)系。所以NASA縮編并不是SpaceX能如此迅猛發(fā)展的原因。如果NASA裁員，波音和洛馬可是一直在等著接受這些火箭工程師。更不用說(shuō)還有那么多私人火箭公司，比如說(shuō)貝索斯旗下那個(gè)。如果簡(jiǎn)單把SpaceX的成功歸結(jié)于NASA的幫助，好吧，那你是不是覺(jué)得你跟馬斯克的區(qū)別也只差出生地而已。

 

話說(shuō)馬斯克每一次創(chuàng)業(yè)都是在對(duì)抗一個(gè)行業(yè)，這才是真正了不起的。建立Paypal打擊了銀行系統(tǒng)，建立SpaceX公司讓整個(gè)航空工業(yè)洗牌，特斯拉則徹底顛覆了美國(guó)汽車業(yè)。

 

 

周六凌晨獵鷹9號(hào)成功在海上平臺(tái)著陸，筆者當(dāng)時(shí)特意找了一下獵鷹九號(hào)的相關(guān)資料。結(jié)果發(fā)現(xiàn)所有的中文資料都是泛泛而談。于是，筆者準(zhǔn)備首次來(lái)為獵鷹9號(hào)做個(gè)詳細(xì)介紹，畢竟這是人類第一款可以商用的可回收式火箭。

 

1. 龍式飛船

龍式飛船是一個(gè)可以自由控制飛行的飛船，可以運(yùn)輸貨物并進(jìn)行載人飛行。龍式飛船在2012年成為歷史上第一個(gè)商用宇宙飛船，為國(guó)際空間站提供貨物運(yùn)輸并安全返回地球。這也是目前世界上唯一可以攜帶大量貨物返回地球的航天器。目前，龍式飛船主要用于貨物運(yùn)輸，但從一開(kāi)始就被設(shè)計(jì)用于載人飛行。根據(jù)與美國(guó)航天局的協(xié)議，SpaceX公司正在為載人飛行對(duì)龍式飛船進(jìn)行改進(jìn)。龍式飛船的首次載人飛行試驗(yàn)預(yù)計(jì)將在2 - 3年內(nèi)進(jìn)行。

龍式飛船的支撐段除了用來(lái)在上升過(guò)程中支持龍式飛船還包含了存儲(chǔ)無(wú)壓力貨物的空間。支撐段的設(shè)計(jì)為鉚接鋁合金結(jié)構(gòu)，高2.8米和寬3.66米。支撐段還設(shè)有散熱器，散熱能力為3千瓦。而支撐段整流罩外殼安裝有太陽(yáng)能電池陣列，可以產(chǎn)生超過(guò)500千瓦電能。這些電能可以為龍式飛船進(jìn)行充電。不過(guò)當(dāng)龍式飛船進(jìn)入地球大氣層前支撐段和太陽(yáng)能電池板都會(huì)被拋棄。

 

2. 獵鷹9號(hào)二級(jí)火箭

獵鷹9號(hào)的二級(jí)火箭由單一Merlin真空發(fā)動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力，與火箭的第一級(jí)發(fā)動(dòng)機(jī)相似，但為真空飛行修改了部分設(shè)計(jì)。所有的Merlin引擎的設(shè)計(jì)和制造都由SpaceX公司完成。發(fā)動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)燃燒時(shí)間約六分鐘，并可根據(jù)需要被關(guān)閉并重啟多次。 SpaceX公司的Merlin真空引擎，具有世界上最高的真空比沖（ISP），真空比沖達(dá)到348秒，超過(guò)所有的目前世界上所有的液氧/煤油發(fā)動(dòng)機(jī)。

 

3. 獵鷹九號(hào)一級(jí)火箭主體

獵鷹9號(hào)一級(jí)火箭主體由鋁鋰合金覆蓋，通過(guò)加入鋰元素使材料變得比鋁更強(qiáng)韌但卻更輕。表皮下面是一個(gè)大型儲(chǔ)罐由鋁制圓頂覆蓋，用來(lái)存儲(chǔ)液氧和火箭級(jí)煤油（RP-1）發(fā)動(dòng)機(jī)的推進(jìn)劑。儲(chǔ)罐和圓頂完全由SpaceX公司利用SpaceX公司定制的攪拌摩擦焊接機(jī)制造，這是目前現(xiàn)有的最強(qiáng)大和最可靠的焊接制造技術(shù)。

 

點(diǎn)火后，飛行安全閥系統(tǒng)保證所有的發(fā)動(dòng)機(jī)都具備全推力性能后才會(huì)釋放火箭。然后，在超過(guò)五個(gè)波音747的推理的作用下，火箭會(huì)以很高比沖飛向太空。不同于飛機(jī)，火箭的推力與實(shí)際海拔成正比。獵鷹9號(hào)在海平面的推力超過(guò)150萬(wàn)磅，但在真空中則達(dá)到170萬(wàn)磅。

 

4. 著陸支架

這應(yīng)該是獵鷹9號(hào)與常規(guī)火箭最不同的地方。第一級(jí)火箭的著陸支架是火箭軟著陸地球的重要部件。四條支架采用鋁合金與美國(guó)最先進(jìn)的碳纖維制成。著陸支架在火箭基部周圍對(duì)稱地放置，在火箭降落時(shí)可以給予火箭極大的緩沖作用。

 

5.火箭引擎

獵鷹9號(hào)采用的Merlin引擎完全由SpaceX公司內(nèi)部開(kāi)發(fā)和制造，推進(jìn)劑為液態(tài)氧和火箭級(jí)煤油。單個(gè)Merlin引擎海平面推力達(dá)到756千牛（170000磅），大氣層推理達(dá)到825千牛（185500英鎊）。Merlin引擎推力重量比超過(guò)150，使得Merlin引擎是世界上有史以來(lái)建造的最有效率的助推發(fā)動(dòng)機(jī)，同時(shí)仍能保證攜帶宇航員所需的結(jié)構(gòu)和熱安全系數(shù)。

 

目前獵鷹9號(hào)是唯一在部分發(fā)動(dòng)機(jī)輸出失效的情況下扔有能力飛行的火箭。獵鷹9號(hào)至多可以失去多達(dá)兩個(gè)Merlin引擎，但仍可完成使命。第一級(jí)火箭的九個(gè)引擎架構(gòu)來(lái)自阿波羅計(jì)劃，是土星一號(hào)和土星五號(hào)火箭所采用設(shè)計(jì)的改進(jìn)版本。

九個(gè)Merlin引擎采用8環(huán)1的結(jié)構(gòu)，改進(jìn)了之前的3×3引擎安排。這種機(jī)構(gòu)被稱之為Octaweb是可以支撐八個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)圍繞一個(gè)中心發(fā)動(dòng)機(jī)的金屬結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化了發(fā)動(dòng)機(jī)部分的設(shè)計(jì)和組裝，簡(jiǎn)化了制造工藝。

 

最后說(shuō)說(shuō)我國(guó)的火箭技術(shù)吧。其實(shí)我國(guó)的火箭技術(shù)本身并不弱，當(dāng)然火箭發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)還是個(gè)問(wèn)題。目前，我國(guó)最先進(jìn)的火箭發(fā)動(dòng)機(jī)是120噸級(jí)液氧煤油發(fā)動(dòng)機(jī)YF-100和氫氧發(fā)動(dòng)機(jī)YF-77。YF-100的試車2012年已經(jīng)宣告完成，至于何時(shí)正式使用目前還要等待。YF-100的真空最大推力為1340千牛，真空比沖約330秒。在液氧煤油發(fā)動(dòng)機(jī)領(lǐng)域算是不錯(cuò)的。

 

但是其實(shí)目前最先進(jìn)的火箭發(fā)動(dòng)機(jī)都開(kāi)始采用氫氧燃料。而說(shuō)到氫氧發(fā)動(dòng)機(jī)，這真是中國(guó)火箭發(fā)動(dòng)機(jī)之殤，起了個(gè)大早，趕了個(gè)晚集。中國(guó)70年代就開(kāi)始研發(fā)氫氧發(fā)動(dòng)機(jī)，但2001年大推力氫氧發(fā)動(dòng)機(jī)的項(xiàng)目才獲批復(fù)。但是2007年卻遭遇技術(shù)瓶頸，先后四次試車結(jié)果不理想。直到2012年，長(zhǎng)征五號(hào)芯級(jí)采用的YF-77才告研發(fā)成功。但是從推力上說(shuō)，YF-77的推力只有50噸。而拿日本自主研發(fā)的H-II火箭的第一級(jí)LE-7氫氧燃料發(fā)動(dòng)機(jī)來(lái)說(shuō)，推力已經(jīng)超過(guò)100噸。

 

至于中國(guó)火箭的研發(fā)，筆者覺(jué)得多少受到了俄羅斯老大哥的掣肘。很多技術(shù)都傳承于俄羅斯，YF-100跟俄羅斯的RD-120發(fā)動(dòng)機(jī)多有相似。當(dāng)然，筆者不奢望中國(guó)航天民營(yíng)化，但是也許到了財(cái)政加大投入的時(shí)候了，因?yàn)榛鹦且泼竦膲?mèng)想并不是美國(guó)人的專利