獵鷹9成功挑戰新極限，「質子」躲在角落繼續哭！

主頁菌說

北京時間2017年5月16日07:21，在時隔整整兩周後，獵鷹九號又一次發射了。載荷為海事的Inmarsat 5-F4衛星，這也是獵鷹9首次執行海事衛星任務。如果說此次進入常態化後的發射還有什麼看點的話，那就是——這是獵鷹9有史以來發射過的最重的GTO載荷，重達6.1噸，不僅如此，獵鷹9火箭還「使出了吃奶的勁兒」，竭力將載荷送入儘可能高的軌道之中。

海事「三劍客」的補充星

首先簡單說說今天的「主角」，Inmarsat 5-F4衛星採用波音的702HP平台，眾所周知波音和SpaceX已經算得上「死對頭」了，但是仍然在各個領域有著諸多合作，尤其是獵鷹9發射的商業衛星中，很大一部分是由波音承製。這就是商業市場的客觀規律，雖然在某些領域兩家撕的你死我活（比如波音和洛馬合并而成的ULA）；但在另一些領域卻是你我分工，各有錢賺，和平共處，相安無事。商業競爭又非私人恩怨，有錢不賺何樂而不為呢？就像三星和蘋果是手機整機行業的冤家，但是又是蘋果手機必不可少的承包商之一。

Inmarsat 5-F4是第五代海事衛星平台的第四顆衛星

Inmarsat 5作為一個地球同步軌道星座，理論上僅需要三顆衛星就可以構成一個覆蓋全球的通信網路（南北極不能完全覆蓋）。但海事仍然決定發射第四顆衛星，一方面作為備份，另一方面也可為馬蘭西亞航空（沒錯，就是失聯的MH370航班的公司）和卡達航空提供Global Xpress衛星通訊（Wifi）和位置服務；當然，還可以為我們的一帶一路進行服務。這和我國已經擁有了完整的天鏈一號01-03星，但仍然發射了天鏈一號04星是一個道理。此外據2015年海事的公告稱，此次整星成本在2.2億美元到2.5億美元之間。

2005年的印尼地震，由於地震摧毀了當地的地面通訊設備，只能通過海事這種衛星電話形式與外界聯繫，第一時間調集救災力量，掌握災區情況

無獨有偶，2008年的汶川地震中，衛星電話這種不怕山崩海嘯的通訊方式驚醒了我們，為了保障我國在遭受嚴重自然災害時的應急通信，填補國家民商用自主衛星移動通信服務的空白，我們的「海事衛星」——天通一號應運而生

海事的電話和通訊裝置雖然昂貴，但對某些行業而言卻是救命稻草

這一發是Inmarsat-5首次採用獵鷹9火箭發射。由於載荷太重，Inmarsat-5 F4是迄今F9發射的最重的GTO載荷，衛星重6.1噸（6086kg），89個Ka轉發器，安裝有XIPS-25推進器，比今年3月由獵鷹9發射的EchoStar-23衛星還要重，所以考慮到目前階段5.3噸的回收運力極限，這次也只能無奈放棄回收。同時由於後勤船沒有出港，基本可以判斷整流罩回收實驗也沒有繼續進行。

扣罩畫面，清晰可見衛星轉發器和為適應獵鷹9二級而採用的適配器轉接環（圖下部銀色部分）

下一發則是暫定於5月31日或者6月1日的CRS-11國際空間站貨運補給任務，由於運力富裕，應該是照例進行陸上回收。當然，對於現在的SpaceX而言，這顯然已經沒有看頭了。所以新的看點是——飛船復用。SpaceX是一家垂直整合程度相當高的企業，大量分包商和供應商的職責均被其自己攬入麾下，因此實際分配到貨運龍飛船上的人手和設備都相對有限，為了能夠騰出生產線和人員全力保障和推進載人龍項目的進度，SpaceX只能無奈祭出「無敵復用大法」，開始翻修從海上回收的貨運龍飛船。雖然貨運龍飛船最初就是可復用設計，而且初期甚至出現過防熱大底設計過厚的現象（後經過適當減薄），但眾所周知的是——海水對航天設備是非常非常麻煩的一種介質，經過海水浸泡的龍飛船如何拆換翻修才能維持其一如既往的穩定可靠是一個巨大的挑戰。SpaceX公司預計將從CRS-11任務開始採用翻修的二手貨運龍飛船，也就是說上次的CRS-10任務是最後一艘全新的貨運龍飛船。

質子不哭

據SFN報道，此次發射不僅是GTO載荷最重，而且也將榨乾火箭兩級所有燃料，將衛星送入儘可能高的軌道。通常情況下，在不考慮傾角的前提下，只需要將遠地點推送到36000km的同步轉移軌道高度即可，但是這次，獵鷹9還要繼續燃燒，繼續抬高軌道，直至最終耗盡關機。之前根據媒體爆料，目標軌道可能高達200*63520km @24.6°（最終實際軌道仍有待確認，等晚上的軌道TEL消息），一個光桿全煤油二級火箭，能夠將6.1噸載荷投送至遠地點六萬多公里的位置，不可謂不令人讚歎。同時，簡單估算可得目前獵鷹9的標準GTO軌道投送能力已經超過7噸。

SpaceX官方無水印發射美圖

值得注意的是，第五代海事衛星之前F1-F3都是由質子-微風M火箭負責發射，分別於2013年和2015年（兩次）發射升空，並已經投入使用。而本次發射原定依舊由ILS的質子火箭執行，但後來更改為獵鷹9火箭，預計於2016年發射，但由於2016年9月1日爆炸事故而無奈推遲，期間海事曾考慮過「叛逃」至阿麗亞娜5火箭負責發射（前幾代海事衛星經常採用阿麗亞娜系列進行發射），也考慮過宇宙神5和老夥伴質子，但是隨著SpaceX迅速的恢復了發射，這顆「逃兵」衛星又跑了回來。也就是說，這次發射成功象徵著獵鷹9這款業界新貴已經正式從已經服役了50多年的質子火箭中「虎口奪食」。

1965年首飛的質子系列運載火箭，現役型號為質子M，首飛於2001年，是ILS在商業發射中的主力

而根據ILS官方信息，現役的質子火箭（搭配微風-M常溫上面級）向GTO-1800m/s投送的運力為6920kg，向GTO-1500m/s的投送運力為6300kg。根據上面的運力分析，一次性版本的獵鷹9已經和質子運力徹底重疊，形成了毫無疑問的正面競爭。質子這款已經擁有半個世紀歷史的火箭雖然依舊奮戰在商業發射領域的第一線，但是難免已經和俄羅斯的航天工業一同陷入一個尷尬的境地。

俄羅斯網友實拍的當年發射失敗

近些年來，質子雖然是俄羅斯在商業發射市場上的主力火箭，但是由於俄羅斯航天待遇低，從業者流失嚴重，質量控制體系頻頻失效，導致質子及其微風系列常溫上面級近10年來的安全記錄「十分難看」，尤其是2013年質子發射格洛納斯衛星失敗的畫面，至今仍然被各大媒體轉發。再加上烏克蘭內戰，導致俄羅斯航天體系內眾多系統分包出現斷供危機，第聶伯運載火箭無限期停飛，海射被四處轉賣卻依舊重生無望，安加拉遲遲不能批量發射。以上種種種種，共同構成了俄羅斯航天領域的惡性循環：

質子發射業績不好—保費上升—發射費用上升—客戶流失—收入下降—從業人員流失—質保體系削弱—發射周期拉長—事故更加頻發—業績更加糟糕

截至目前，質子火箭已經停飛，由於需要細緻的排查所有已經生產的發動機，復飛時間仍然沒有最終確定。據俄媒報道，在排查過程中工作人員需要詳細翻閱已經幾十年沒有人詳細看過的質子早期設計圖紙和設計文件，所以進度上有所拖延，由此也可見俄羅斯航天界目前的窘況。由於拖期和報價競爭力不足，目前質子手中的商業發射訂單已經所剩無幾。

俄羅斯依舊在想通過魔改質子來維持競爭力，但我個人觀點是，質子太老了，算了吧，別折騰了，此處運力與ILS其餘文件稍有出入，不過量級沒問題

目前SpaceX的獵鷹9火箭6200萬美元的公開發射報價已經相當低廉，只有印度和中國可以在報價上與之匹敵。如果未來複用火箭逐漸成熟，報價還將進一步下降。SpaceX官方表示儘管復用發射的一級火箭需要經過4個月左右的翻修，但仍然比新造一級節省近50%費用。公司近期將會為復用發射客戶提供20-30%的折扣，遠期有可能低至50%-60%。屆時在商業發射市場上，SpaceX將有可能成為價格屠夫，倒逼同行業公司進行類似的創新。而仍然從事一次性火箭發射的同行雖然依然能夠生存，但是日子絕對沒有現在那麼好過。

假如這發海事衛星給了中國呢？

說完了俄羅斯，我們再聊一聊我們中國，假設一種情況，就是ITAR突然取消了，突然間海事想讓中國來發射這枚衛星，我們會面臨一個什麼情況呢？情況就是我們沒有一款現役的，合適的火箭來執行這次發射！

6.1噸的重量已經明顯超過我國長三乙（包括最新改型）5.5噸左右的運力上限，長三乙只能流淚退出此次發射，而長征七號目前構型僅適用於LEO發射，無法承接。接下來我們就只能拿出過於強力的長征五號來執行這次發射了，但是眾所周知，長征五號的GTO運力高達14噸（這個可能略有爭議，我們取這種說法），理論上可以一箭雙星（阿麗亞娜5的套路），所以來發射6.1噸的衛星實在是浪費，大馬拉小車。結果就是價格低廉成熟的火箭打不動，能打動的運力浪費過多，成本上也未必十分具有競爭力。

6月即將升空的實踐十八號衛星也是這種情況，衛星重約7噸，但這次任務特殊，運力浪費就浪費吧

未來東五平台一箭雙星還是值得期待的，也是阿麗亞娜5的套路，但在商業發射市場上，還是一箭一星更靈活些，畢竟拼車不是一件容易的事情

圖片出自論文《中國新一代中型運載火箭總體方案及發展展望》，作者范瑞祥、王小軍等，刊發於《導彈與航天運載技術》的2016年第四期

所以說有些人可能已經猜到了，其實我想說個人希望能夠儘快推出CZ-734這種構型的運載火箭（上圖最右構型），並逐步替代已有的長三乙火箭，長征七號的火箭直徑決定了它既可以在全新修建的文昌發射，也可以在西昌進行發射，是一種頗具潛力的型號。他只是在已有的無毒無污染的長征七號的基礎上，添加一個高性能的氫氧三級（繼承自長三系列），就可以具備相當優異的GTO軌道運力。當然這都是我個人觀點，未來如果想要看到長七進入國際商業發射市場博出一番天地，還要看高層的決策和航天人的努力了。

出處同上

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