編者按
2019年4月，SpaceX公司的BLOCK 5型“獵鷹重型”火箭成功將一顆通信衛星送入同步轉移軌道，同時2枚助推火箭和芯級火箭實現回收。此次發射是“獵鷹重型”火箭繼2018年2月首飛之后的第二次發射，同時也是該型火箭的首次商業發射；此次發射成功不僅再次驗證“獵鷹重型”火箭設計的正確性，同時為該型火箭的未來大規模應用鋪平了道路。
1.任務概況
北京時間2019年4月12日6時35分，“重型獵鷹”運載火箭搭載一顆“阿拉伯衛星-6A”通信衛星從卡角肯尼迪航天中心LC-39A發射發射。發射后2分30秒，2枚助推火箭關機，2分34秒，助推火箭與芯級分離，開始陸地回收過程；發射后3分31秒，芯級火箭關機，發射后3分34秒，芯級與二級火箭分離；發射后7分51秒，2枚助推火箭成功降落在陸地回收場；發射后9分48秒，芯級火箭成功降落在海上回收船上；二級火箭分別于發射后3分42秒和27分34秒兩次啟動，將衛星送入高橢圓地球同步轉移軌道；發射后34分2秒，衛星成功部署，此次發射任務取得成功。
“阿拉伯衛星-6A”是一顆高容量通信衛星，衛星重約6450千克，將向中東、非洲和歐洲的客戶提供電視、廣播、互聯網和移動通信。該衛星以洛克希德·馬丁公司的改進LM2100為基礎建造，可提供先進的Ku和ka波段服務。
▲成功將“阿拉伯衛星-6A”部署至地球同步轉移軌道完成獵鷹重型火箭首次商業任務
完成此次發射后，“獵鷹重型”火箭2019年還將進行一次發射，將空軍的“太空試驗計劃-2”（STP-2）衛星送入軌道。由于這是試驗衛星，因此可以由回收的火箭發射。2020財年，“獵鷹重型”火箭還將發射空軍的“空軍航天司令部-52”（AFSPC-5）秘密衛星。
2.首次采用BLCOK 5配置
“獵鷹重型”為兩級液體火箭，是在“獵鷹”9基礎上發展而來的，可以說是“獵鷹”9火箭的3箭強化版。“獵鷹重型”一級由芯級捆綁兩個助推器并聯組成，相當于由3枚“獵鷹”9火箭一級捆綁而成。SpaceX公司在這兩臺助推器上加裝了氣動鼻錐，并增設了前部和后部安裝點及冷分離機構，以同新造的芯級連接和分離；芯級做了結構加強，以承受發射的額外應力。整流罩和火箭二級與“獵鷹”9完全相同，二級具備多次點火能力，可將載荷送入不同目標軌道。
此次發射任務的助推與芯級均采用全新BLOCK 5型“獵鷹”9火箭一級，因此也被稱為是BLOCK 5型“獵鷹重型”火箭。在2018年2月的首飛中，“獵鷹重型”采用的是BLOCK 3和BLOCK 4型火箭。而在2018年5月BLOCK 5型“獵鷹”9首飛之后，BLOCK 3和BLOCK 4型火箭逐步被淘汰。
相比首次發射，此次的BLOCK 5型“獵鷹重型”火箭的推力提高10%，約2550噸；同時還有其他相應改進，因此發射風險也增加了5-10%。與此相應，BLOCK 5型“獵鷹”9火箭所具有的所有特點如快速重復使用等同樣也都體現在“獵鷹重型”火箭上，如兩個月后，“獵鷹重型”還將進行一次發射，執行空軍的“太空試驗計劃-2”任務，而此次回收的2枚助推火箭將再次使用。
▲2枚助推火箭成功回收
3.回收改進后的整流罩
SpaceX公司首席執行官馬斯克透露，該公司成功回收了“獵鷹重型”火箭的2枚整流罩，并計劃在今年的“星鏈”任務中重新使用它們。但有意思的是，雖然此次整流罩回收船再次出征，但并未攜帶支架+回收網，只是測試了跟蹤整流罩的能力，因此此次回收只是將降落在海面整流罩打撈回收。而之前SpaceX公司也從海水中回收整流罩，但一直沒有說過要重復使用。此次馬斯克重復使用的發言表明SpaceX公司已經針對海水浸泡問題對整流罩進行改進，以確保從海水中打撈的整流罩可以重復使用。重復使用整流罩面臨的主要挑戰是清除浸沒海水中所產生的各種混合物，這是非常困難的，而此前世界上還沒有哪家機構或公司嘗試海水回收整流罩后重復使用。
▲回收整流罩
即便從海水回收，由于整流罩的下降速度高于1.2千米/秒，因此如果不加控制，整流罩可能損壞。為此，SpaceX公司對整流罩進行改進，為每半個整流罩安裝GPS引導的翼傘，以及冷卻氣體推進器，使整流罩能夠自我定位，并能在分離之后與展開翼傘之間保持穩定。與其他火箭盡量減小整流罩的重量以更多的載荷送入軌道不同，由于推力足夠大，因此SpaceX公司寧可增加整流罩的重量（加裝降落傘與推力器），也要實現整流罩的回收。
重復使用帶來的好處是可以減少生產整流罩的時間，縮短發射間隔。至于成本反而次要的，因為SpaceX公司的數據顯示，通過回收落在海水的整流罩并重復使用最多只能帶來10%的成本節約（價值約600萬美元）。因此，利用回收船通過“大網捕捉”的方式回收整流罩的嘗試估計還要繼續。
4.首次送至更高的超同步轉移軌道
此次發射“阿拉伯衛星-6A”重約6450公斤并不是SpaceX發射的單個航天器中最重的，但它是迄今為止SpaceX在其所有火箭發射中所能達到的最高能量軌道。衛星被送入遠地點大于90000千米的超同步轉移軌道（即高橢圓地球同步轉移軌道），比衛星的預定軌道的遠地點幾乎高3倍。這個軌道便于衛星盡快到達預定軌道且能節省燃料。據衛星所有者透露，此次“阿拉伯衛星-6A”只需要17天的時間便能進入目標軌道，能夠盡早開始服役；同時，由于節省了衛星變軌的燃料，“阿拉伯衛星-6A”衛星的壽命也從原先的15年延長到18-20年。這也是此次任務使用“獵鷹重型”的主要原因之一，雖然“獵鷹”9也可以發射該衛星，但由于運力限制只能送至同步轉移軌道且無法回收火箭，因此“獵鷹重型”火箭就成為有力的選擇。
5.關于運載能力的爭論
由于“獵鷹重型”火箭以近地軌道63.8噸載荷能力被外界稱為“現役最強大火箭”，此次發射成功再次證明了該火箭的可靠性。但由于發射的載荷僅有6.4噸重，遠遠達不到該型火箭的設計載荷能力，這再次引發外界對該火箭實際載荷能力的關注。
根據SpaceX公司公開的數據，“獵鷹”9（不考慮回收）近地軌道能力為22.8噸、同步轉移軌道為8.3噸、火星軌道4.02噸；而“獵鷹重型”（不考慮回收）近地軌道能力為63.8噸、同步轉移軌道為26.7噸、火星軌道16.8噸、木星軌道3.5噸。但這都是不回收的理想情況，在實際發射任務中，往往都是要進行火箭回收的，這時火箭的運力將大大減小，可惜SpaceX公司一直沒有透露過回收情況下的運載能力。不過SpaceX公司副總裁Koenigsmann于2018年10月國際宇航大會上曾透露，若一級火箭陸地回收，“獵鷹”9的同步轉移軌道（GTO）運載能力為3.5噸；若海上回收，GTO運載能力為5.5噸；若不回收，GTO運載能力為6.5噸。而“獵鷹重型”火箭兩枚助推器陸地回收、芯級海上回收時GTO運載能力可達8噸，助推火箭和芯級都海上回收，則GTO運載能力為10噸；若全部不回收，則GTO運載能力為15噸多。通過與SpaceX公司宣傳的數據對比，GTO運載能力明顯下降，那么近地軌道很可能同樣如此。此外，從數值上看，由3枚“獵鷹”9組成的“獵鷹重型”的近地運載能力就是3倍“獵鷹”9。但是，火箭運載能力似乎無法用簡單的乘法來代替。不過，即便真實數據有所縮水，但是在已完成的所有發射任務中，兩型火箭都能完成預定任務，說明它們針對目前的衛星應用都是足夠使用的。
▲獵鷹重型火箭的27臺默林發動機
6.未來的可能應用
“獵鷹重型”火箭原本主要的應用市場是發射大型國家安全載荷，但是由于美國宣布提前到2024年登月，因此未來深空及月球載人任務也可能是該火箭另一主要應用。
一是發射大型國家安全有效載荷。首次商業發射的成功，為“獵鷹重型”火箭承擔國家安全任務中鋪平了道路。馬斯克曾表示，上面級可將載荷直接送入地球同步軌道，可用于發射空軍和國家偵察局的秘密載荷。不過，在此之前，“獵鷹重型”火箭還需要獲得美空軍的認證才能執行這類任務，這需要該公司進行至少3次成功的發射。目前“獵鷹重型”火箭已經完成兩次發射，若STP-2任務成功，則該型火箭將能通過認證，開始執行國家安全載荷發射任務。而鑒于“獵鷹重型”火箭的有效載荷能力和低廉的價格，它可能會吸引美國軍方的注意力。前國防部負責采購、技術和后勤的副部長約翰·楊認為這是一種改變游戲規則的能力，“獵鷹重型”運載能力是“德爾塔”4火箭的兩倍，但成本只有后者四分之一甚至十分之一。
二是登月發射。由于美國將登月的時間從2028年提前到2024年，但官方的“太空發射系統”卻一再推遲，可能最早2021年才能發射，距離美國2024年登月的時間只有3年。這短短3年中，完成多次發射驗證該火箭的安全性以用于載人發射似乎有些匆忙。而到那時，其他重型火箭如“新格倫”、“超重-星船”等系統可能都無法達到足夠的可靠性以發射載人任務。屆時，已經完成多次發射的“獵鷹重型”可能會因為其可靠性成為登月的主力候選之一。
三是行星資源開發及大型科學載荷發射。目前美國已經通過立法鼓勵商業公司開發小行星上的資源，而“獵鷹重型”運載火箭具備將探測器直接送往小行星帶的能力，因此會得到美國商業公司的青睞。
“獵鷹重型”火箭此次發射成功再次證明了“多發動機并聯”設計的正確性。由于多發動機并聯會帶來各種各樣的復雜問題如耦合振動等，加之前蘇聯采用30臺發動機并聯的N1火箭四射四炸，導致多發動機并聯的設計思路一直為人詬病。而“獵鷹重型”火箭兩次成功發射有力地回力這一指責，為“多發動機并聯”應用在更多的重型火箭提供了借鑒和參考。盡管“獵鷹重型”火箭的運載能力也許不如SpaceX公司宣稱的那么高，但是憑借火箭的高可靠性、成熟的重復使用技術及低廉的發射成本，該火箭具有極強的競爭能力，并極有可能在美國2024年的登月之旅中充當主力。
