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2月7日凌晨4點(diǎn)45分，重型獵鷹火箭從卡納維拉爾角的的LC39工位發(fā)射升空。重型獵鷹2011年正式公布，原計(jì)劃2013年發(fā)射，現(xiàn)在拖了四年多發(fā)射終于首飛成功，對(duì)太空探索技術(shù)公司和老板馬斯克來說實(shí)屬不易。發(fā)射成功后馬斯克說，重型獵鷹研制難度超乎想象，我們?cè)葴?zhǔn)備取消這個(gè)項(xiàng)目，其中艱辛可見一斑。
重型獵鷹的運(yùn)載能力相當(dāng)強(qiáng)大，如果不算只能打亞軌道的蘇聯(lián)能源號(hào)火箭，它是土星五號(hào)以來最強(qiáng)大的運(yùn)載火箭。63.8噸的近地軌道（LEO）運(yùn)力，26.7噸的同步轉(zhuǎn)移軌道（GTO）運(yùn)力，即使地火轉(zhuǎn)移軌道運(yùn)力也有16.8噸。空洞的數(shù)據(jù)可能有些枯燥，對(duì)比一下實(shí)物，重型獵鷹能把波音737-300打到近地軌道上，能把天舟一號(hào)或者更重的日本HTV飛船打到火星轉(zhuǎn)移軌道上。馬斯卡爆出一個(gè)驚人的數(shù)據(jù)：研制重型獵鷹只花了5億多美元，這真是嚇?biāo)廊耍∫罋W美研制一種新型大型運(yùn)載火箭，比如歐洲正在研制的阿里安6火箭，研制費(fèi)用高達(dá)4億美元，5億美元的重型獵鷹火箭，這如何不讓人大跌眼鏡！
重型獵鷹這么物美價(jià)廉，其中一個(gè)關(guān)鍵因素就是它使用多臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)并聯(lián)技術(shù)，以及通用助推器芯級(jí)（CBC）技術(shù)。后者我們并不陌生，聯(lián)合發(fā)射聯(lián)盟的重型德爾塔4火箭就是這樣的方案，然而前者可能很多人心有余悸：多發(fā)并聯(lián)？當(dāng)年蘇聯(lián)N-1火箭不就死在這上面？N-1火箭第一級(jí)并聯(lián)了30臺(tái)NK-15發(fā)動(dòng)機(jī)，結(jié)果四次發(fā)射四次爆炸，讓蘇聯(lián)載人登月計(jì)劃徹底完蛋。重型獵鷹火箭起飛級(jí)并聯(lián)27臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)，這也能成功？！重型獵鷹發(fā)射前例行進(jìn)行地面靜態(tài)點(diǎn)火，27臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)已經(jīng)一起轟鳴過了，這說明它的發(fā)射成功絕非偶然。那么美蘇到底有什么區(qū)別，怎么同樣是多發(fā)并聯(lián)設(shè)計(jì)，結(jié)果卻既然相反呢？
先看蘇聯(lián)N-1火箭，它的30臺(tái)NK-15發(fā)動(dòng)機(jī)都是高壓補(bǔ)燃液氧煤油發(fā)動(dòng)機(jī)，單臺(tái)推力154噸，比我國(guó)新一代長(zhǎng)征火箭上的YF-100液氧煤油發(fā)動(dòng)機(jī)推力還大，NK-15發(fā)動(dòng)機(jī)后來還改頭換面為NK-33，賣給美國(guó)用于軌道科學(xué)公司的安塔瑞斯火箭。NK-15的可靠性的確不太行，安塔瑞斯火箭就被它炸了一次，加上N-1火箭又并聯(lián)了30臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)， 30臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)中一臺(tái)出現(xiàn)問題的概率，當(dāng)然要比一兩臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)高。N-1火箭研制十分倉(cāng)促，雖然上面各級(jí)火箭都進(jìn)行過地面試驗(yàn)，但第一級(jí)太大沒能進(jìn)行地面點(diǎn)火試驗(yàn)，它并聯(lián)30臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)帶來了復(fù)雜的耦合振動(dòng)，只靠飛行試驗(yàn)驗(yàn)證自然風(fēng)險(xiǎn)極高屢戰(zhàn)屢敗。
N-1火箭四次都以失敗告終：第一次是先是關(guān)閉了12和24號(hào)發(fā)動(dòng)機(jī)，然后POGO振動(dòng)導(dǎo)致2號(hào)發(fā)動(dòng)機(jī)的推進(jìn)劑泄露并起火，火箭爆炸；第二次8號(hào)發(fā)動(dòng)機(jī)爆炸導(dǎo)致推進(jìn)劑輸送異常，控制系統(tǒng)隨后關(guān)閉了更多發(fā)動(dòng)機(jī)，最后只剩一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)工作，落到地面引發(fā)大爆炸；第三次火箭出現(xiàn)意外的滾轉(zhuǎn)，控制系統(tǒng)沒能糾偏反而滾的越來越快，最終導(dǎo)致火箭解體；第四次火箭按預(yù)定程序關(guān)閉中央6臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)降低過載，結(jié)果關(guān)機(jī)帶來的過載反而導(dǎo)致推進(jìn)劑管路破損泄露，然后4號(hào)發(fā)動(dòng)機(jī)爆炸，最后火箭也爆炸了。N-1火箭發(fā)射四次發(fā)射三次與發(fā)動(dòng)機(jī)直接相關(guān)，發(fā)動(dòng)機(jī)不可靠是主要原因，高壓補(bǔ)燃循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)輸送管路壓力大，而預(yù)燃室出來的富氧燃?xì)獾扔邳c(diǎn)火劑，更增加了單發(fā)故障引發(fā)火災(zāi)和爆炸的可能。
再來看重型獵鷹火箭，它起飛使用27臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)不假，但卻是三枚箭體并聯(lián)，每一枚箭體各9臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)，這與N-1火箭30臺(tái)并聯(lián)在一枚箭體內(nèi)截然不同。重型獵鷹火箭的助推器實(shí)際上就是獵鷹九號(hào)火箭，它已經(jīng)在以往48次發(fā)射中得到了充分檢驗(yàn)，馬斯克對(duì)重型獵鷹火箭進(jìn)行了充分的試驗(yàn)和模擬，且不說計(jì)算機(jī)模擬和風(fēng)洞試驗(yàn)，單是地面靜態(tài)點(diǎn)火試車就是N-1火箭可望而不可即的，兩者還真是天壤之別。
重型獵鷹火箭使用燃?xì)獍l(fā)生器循環(huán)的Merlin 1D+發(fā)動(dòng)機(jī)，開式循環(huán)本來安全性就高，Merlin 1D+發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)上重復(fù)使用，每臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)從造出來到發(fā)射，都要進(jìn)行至少3次熱試車，其可靠性讓NK-15發(fā)動(dòng)機(jī)望塵莫及。馬斯克對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)爆炸也早有準(zhǔn)備，獵鷹九號(hào)研制時(shí)就為發(fā)動(dòng)機(jī)加裝凱夫拉保護(hù)罩，防止一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)爆炸的碎片破壞其他發(fā)動(dòng)機(jī)，2012年獵鷹九號(hào)火箭的一號(hào)發(fā)動(dòng)機(jī)失壓緊急關(guān)機(jī)，這臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)的保護(hù)罩在壓力下破損，但火箭仍然把龍式貨運(yùn)飛船送到國(guó)際空間站，太空探索技術(shù)公司多發(fā)并聯(lián)冗余設(shè)計(jì)的可靠性還真是沒得說。
總而言之，除了同樣并聯(lián)數(shù)十臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)外，重型獵鷹火箭和N-1火箭幾乎沒有什么相似之處。N-1火箭測(cè)試不充分，發(fā)動(dòng)機(jī)可靠性不高導(dǎo)致連續(xù)發(fā)射失敗，當(dāng)然不會(huì)在重型獵鷹火箭身上重演了。重型獵鷹火箭具備發(fā)動(dòng)機(jī)推力冗余能力，反而為這種火箭帶來了更高的可靠性和發(fā)射成功率。
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