爭議不斷，運力存疑，馬斯克的這款新型火箭今通過生死大考

順利發射，順利分離，順利回收

起飛瞬間，2320噸的巨大推力

2：39，助推器順利分離，側向冷分離機構工作正常

7：43，兩枚助推器順利返回著陸場，穩穩降落

10：20，火箭芯級成功著陸在發射台1000公里外的回收駁船上，彌補了首飛芯級墜海的遺憾

作為重型獵鷹的第二次發射，本次發射所用的芯一級和兩台側助推器均為全新生產的Block5最新改進型（芯級編號B1055.1，助推器編號B1052.1和 B1053.1），但按照SpaceX一貫「摳門」的脾氣，雖然箭體是新的，但部分梅林（Merlin）發動機以及助推器頭錐卻是重複使用的。

助推器頭錐有明顯的使用痕迹

一年前的2月8日，重型獵鷹火箭首次成功首飛，兩枚火箭的助推器在完成發射任務後與火箭分離。然後逐漸飛回發射場，緩緩降落在著陸場上。這個過程被空中的無人機準確的拍攝下來，震撼了世界。隨後，整流罩打開，蔚藍地球背景下的紅色特斯拉跑車和炫酷的假人模型的照片刷爆了當天的各大媒體。

水平組裝廠房內的重型獵鷹

但是這款火箭依然頗具爭議，尤其是一款運力強大的火箭首飛只敢搭載一輛不足2噸重的跑車，遭到眾多網友的質疑，稱其用了「吃奶的勁兒」卻只打了一堆太空垃圾。但事實上，去年首飛搭載跑車實屬無奈之舉，其實正證明了當時重型獵鷹的最大問題——可靠性不足，沒有客戶敢上。

可靠存疑，訂單寥寥，急需自證

但在去年首飛的喧囂過後，重型獵鷹不得不面對一個「空有屠龍刀，卻無龍可屠」的尷尬境地。人們常說「火箭的運力有多大，航天的舞台就有多大」。重型獵鷹火箭標稱近地軌道運力高達63.8噸，同步轉移軌道噸的運力26.7噸，看似大有可為，其實是高不成低不就。主要體現在以下幾方面：

1.運力對於商業客戶過大；

2.可靠性讓NASA和軍方心存疑慮；

3.價格優勢不如獵鷹9那麼突出。

首先，商業客戶並不需要這麼龐大的運力，最重的商業通訊衛星也不過重8噸有餘，還不到火箭同步軌道運力三分之一，類似阿麗亞娜5的雙星拼車也限於整流罩等原因難以成行，況且高通量同步軌道衛星造價動輒數億美金，加之多數客戶對重型獵鷹可靠性存疑，訂單數量較獵鷹9遜色不少。

重型獵鷹發射訂單統計，其中三單是去年首飛後才敲定，足見首飛時訂單的慘淡程度

而NASA短期也並不需要這款火箭執行深空任務，一是因為探測器對發射窗口及可靠性要求甚高，而火箭可靠性尚未得到充分認證。獵鷹9執行了近70次發射，直到去年末才拿到LSP-3認證，具備發射NASA所有高價值載荷的資格，而且對於一般探測器則運力嚴重過剩，要知道人類迄今向火表投送的最重物體「好奇號」火星車也不過重一噸。

美國空軍（USAF）和國家偵察局（NRO）雖有所需求，尤其是國家偵察局著名的鎖眼（Keyhole）、導師（Mentor）等間諜衛星。但NRO載荷歷來以貴出名，載荷貴過等身黃金，且事關美國國家安全，僅成功發射一次的火箭難言可靠(通常頭三次發射都具備較大風險)，SpaceX急需一次正式任務證明自己的設計，於是這顆為阿拉伯國家製造的通訊衛星順利成為了首次商業發射的載荷。

載荷衛星效果圖，該星一式兩份，其姐妹星已經由阿麗亞娜5火箭於今年2月送入軌道

載荷Arabsat-6A是一顆高通量通信衛星，採用洛克希德·馬丁公司LM-2100平台，但問題這顆衛星僅重6噸有餘，SpaceX自家獵鷹9完全可以勝任，緣何大動干戈動用重型獵鷹呢？難道只是為了證明可靠性？

衛星實物，對比右下角的人

衛星採用了類似手風琴結構的新式柔性太陽能電池板

你到底能不能打——重型獵鷹的運力之謎

Arabsat-6A合同簽訂於2015年，那時的1.1版獵鷹9火箭的同步轉移軌道運力僅有4.85噸，因此6.46噸衛星在當時選用重型獵鷹可謂合情合理。然而世殊時異，獵鷹9在4年間不斷迭代升級，運力一路飆升至8.3噸，已經輕鬆涵蓋6噸衛星。不過若嚴格按照合同履行，堅持採用重型獵鷹也是合理的，但以往也有過重型獵鷹訂單下放到獵鷹9發射的情況，這次為什麼不這樣做呢，這就要從獵鷹9的可回收設計說起了。

獵鷹9的Block5型

自2015年12月首次回收獵鷹9火箭起，經過4年瘋狂改進和迭代，SpaceX的回收復用日漸成熟，從國內相關論文估算可知，相對於一次性發射，海上回收大概會損失30%運力，返場陸地回收損失50%運力。雖然如此，但SpaceX依然堅定的將復用道路走了下去，於去年4月推出了獵鷹9的Block5型，該型號融合了4年來SpaceX所有對VTVL（Vertical takeoff vertical landing，垂直起飛，垂直降落）回收和重複使用的經驗和教訓，是獵鷹9的最新改型，單箭體至今最多復用3次，且復用紀錄還在刷新，但是Block5型的全面服役也基本終結了SpaceX的一次性火箭發射業務。公司於去年Block5構型服役起宣布，對商業客戶除特殊原因外，不再安排一次性發射，並將對復用火箭發射逐步打出各種折扣，以吸引客戶使用。至此，業界對於復用火箭是否省錢的激烈爭論基本告一段落，折扣就是最好的證明。

各種回收狀態下的運力水平表

迄今為止，SpaceX取得了20多次復用火箭發射成功率100%的成績。因此目前，SpaceX除非特殊政府載荷(如GPS-3首星)外，運力上限就是5.5噸（見上圖），當然也有衛星超重但自行升軌的情況，篇幅所限不展開。所以目前超過5.5噸的GTO載荷，也就順理成章地成為了重型獵鷹的訂單。當然不僅如此，此次重型獵鷹將衛星送入一條超同步軌道（Supersynchronous Transfer Orbit，22.9623° x 320.533 x 89807.493 km ），也就是多送衛星一程，僅此一項就將節省大量衛星推進劑，有望將衛星在軌壽命從15年延長至18-20年，這也是客戶冒險選擇重型獵鷹的原因所在。

星箭分離成功瞬間

綠光來自三乙基鋁-三乙基硼(TEA- TEB)引火系統的反應，還可以看到火焰底端的激波

今天的發射成功後，兩枚助推器將被重新翻修，用於今年另一次重型獵鷹發射，這一次，重型獵鷹要向美國空軍證明，這款火箭完全具備替代ULA宇宙神5和重型德爾塔4的實力，可以執行各種國家安全發射（National Security Launch），不僅如此，SpaceX更便宜，運力更大，美國空軍不再需要忍受ULA重型德爾塔4火箭每次發射近4億美元的高昂價格，只需要9000萬美元！（事實上政府發射報價會比商業報價略高，因為包含特殊的整備要求，因此實際合同價格應高於一億美元，但仍遠低於ULA報價）。

但是無論如何，今天的這次成功發射，進一步驗證了27台發動機並聯設計的可靠性，這對未來世界運載火箭的設計思路會產生一定影響。

2011年，重型獵鷹火箭首次亮相

自從誕生，發發不同，今年的重型獵鷹又有改進？

SpaceX一直奉行互聯網式的快速迭代策略，基本就沒有「定型」和「批產」這個概念，正如公司可靠性部門發言人說的那樣——在過去的數年間，公司幾乎就沒生產過兩枚完全一樣的獵鷹9火箭。其實此次發射的重型獵鷹也是如此，今年火箭全面基於2018年4月首飛的Block5型獵鷹9改進而來，推力提升，運力提升，全面換用鈦合金格柵舵，改進發動機艙防熱結構，換用新型箭體塗料等等，由於同宗同源，獵鷹9的任何改進都將沿用至重型獵鷹上，形成協同效應。

兩次發射的對比圖

水平組裝廠房內的火箭，右上角那枚是剛執行過載人龍飛船無人首飛後回收的獵鷹9火箭

其實從高清對比圖來看，改進還是頗為明顯的（上：此次發射的Block5版本，下：去年回收後的助推器），Block5為更好的復用，首先改進了發動機擺動機構的密封結構，為了實現推力冗餘設計，所有梅林發動機都具有擺動能力，因此需要柔性密封結構保護髮動機，但原有的防火帆布在最高6-8馬赫的惡劣回收再入環境下受損嚴重，甚至有些任務中會被徹底吹爛。因此在Block5版中改成了活動防熱板（上圖白色），同時發動機艙還有明顯的銅綠色防熱塗層。

右側是重新塗裝的LC-39A發射塔，該發射台曾用於阿波羅登月

重型獵鷹——沒人疼的野孩子

SpaceX自創辦至今，確實受到了NASA的大量金援，絕大部分是發射合同形式，但並非所有火箭型號都受到了NASA青睞，SpaceX的很多火箭型號都並未受過NASA資助，其中就包括今天的重型獵鷹火箭。公司成立至今的所有火箭型號當中，獵鷹1的研發基本是伊隆·馬斯克自掏腰包完成的，三次失敗折磨的他幾近破產，直到第四次發射成功之前，前三次發射失敗，NASA都沒有掏過一分錢。

回想起那段歲月，真是老淚縱橫，創業之難，可見一斑

然而我們所熟知的獵鷹9火箭和龍飛船，確實是在NASA的商業貨運服務（Commercial Resupply Services，簡稱CRS）的項目資助之下研發而成的，載人龍飛船也是在商業載人航天項目下資助完成的（Commercial Crew Program，簡稱CCP）。不過需要說明的一點是，獵鷹9的火箭回收項目並不在NASA的資助範圍之內，完全是公司自掏腰包並逐漸實現的，而最開始NASA從可靠性角度出發，甚至曾明確反對SpaceX進行火箭回收試驗。

而我們今天的主角重型獵鷹火箭，自從他誕生的第一天起，從公開渠道資料來看，一直都不受NASA青睞，無論是整箭訂單還是研發資助，都無相關報道，只有一次搭車空軍任務的訂單，幾乎可以忽略不計。那麼這款火箭為什麼一直不受到NASA的待見呢？因為在50噸以上運力級別，NASA有著自己「嫡子」——由波音承研承製的太空發射系統（Space Launch System，簡稱SLS）

波音最近很火

扶不起的阿斗，指不上的SLS！

作為太空梭技術遺產的重塑再造，作為「美國未來確立在月球、火星及更遠深空領先地位的核心」（NASA官方表態），NASA的一路高調支持，加上國會議員各種力挺，再加上主承包商波音的巨大政治影響力，SLS甫一出生就光環加持，集萬千寵愛於一身。SLS在美國可以說是要人給人，要錢給錢，要技術給技術，NASA幾乎是傾其所有，毫不吝嗇。

想要世界最好的分級燃燒氫氧發動機？

好，5500萬美元一台，可以復用10多次的RS-25拿去，發射一次扔海里4台。

想要世界最好的助推器？

好，太空梭助推器改進的5段式固體助推器拿去，不打撈不復用，用完即扔。

想要世界最好的上面級發動機？

好，3000萬美元（舊價格）一台，膨脹循環的RL-10拿去，改進型的EUS上面級發射一次用掉4台。

想要世界最好的發射條件？

好，土星五號的發射台LC-39B免費給你，10億美元改建發射台。

不僅如此，NASA還為SLS量身定做了一系列發射任務。

SLS的EM系列發射任務

然而SLS自2011年宣布開始研發，在繼承太空梭所有成熟動力系統和技術遺產的前提下，原定2016年的首飛時間一拖再拖，原定的研發經費和發射費用一漲再漲，原定的運力水平一縮再縮。首飛目前已經推遲到不早於2021年，單次發射費用從原有宣傳的4億美元一次飆升至15-20億美元一次，運力水平縮水至基於ICPS的Block1型僅有75噸近地軌道運力（波音近期又修改成95噸），項目每年都要燒掉NASA的數十億美元經費（NASA每年的預算案在網上可以公開下載），火箭尚未首飛，已經花費近170億美元（亦有說超過100億美元），波音在其中發揮了巨大的「作用」，即使如此，波音公司和SLS項目依舊我行我素，繼續拖延超支。

但是，轉機出現在2019年初，波音這種肆無忌憚的拖延、超支和運力縮水，已經嚴重影響到了特朗普政府擬定的重返月球計劃表。因此副總統邁克·彭斯為主的太空委員會終於對SLS忍無可忍，要求必須在2020年6月開始獵戶座飛船的首次繞月任務，代號EM-1，即使不採用SLS，換用可行的商業火箭，一時間業界嘩然。