美国人完成一项壮举：告诉我们中美差距还有多么巨大
2018-2-10 青野云麓
一、重型猎鹰
"重型猎鹰"(Falcon Heavy)是一款由美国民营太空公司"SpaceX"(太空探索技术公司)计划建造的能将货物、人员送上月球、小行星甚至火星的可重复利用运载火箭。
2018年2月6日，美国太空探索技术公司（SpaceX）进行最新型“猎鹰重型”（Falcon Heavy）运载火箭的首次发射。虽然中芯级火箭在回收过程中坠毁，偏离目标约100千米。目前三个回收助推器只有一个正常工作。但两枚助推器成功返回和跑车被发射进太空，让这次发射已经足够成功。并成功完成两枚一级助推火箭的完整回收。
二、重型猎鹰的历史发展
2016年12月28日，SpaceX发布了猎鹰重型火箭首张照片。据称，猎鹰重型火箭明年发射时，它将是世界上运载能力最大的火箭，是现在运载能力最大火箭的2倍。
2018年2月6日，美国太空探索技术公司（SpaceX）进行最新型“猎鹰重型”（Falcon Heavy）运载火箭的首次发射。虽然中芯级火箭在回收过程中坠毁，偏离目标约100千米。目前三个回收助推器只有一个正常工作。但两枚助推器成功返回和跑车被发射进太空，让这次发射已经足够成功。
三、性能简介
能将货物、人员送上月球、小行星甚至火星的新型运载火箭。"重型猎鹰"高70米，相当于22层楼，近地轨道载重量达63公吨，推力达22819千牛，等于18架波音747同时起飞。第一具"重型猎鹰"预订2017年在美国肯尼迪航天中心发射。 该火箭原先设计是运载货物，如能符合美国航天总署(NASA)的安全规定，也将用来送宇航员升空。
四、造价应用
重型猎鹰成为spacex公司火星殖民的很大一部分，将在计划前期向火星发射大量物资，包括第一艘登陆火星的实验红龙。如果计划不变，2018年重型猎鹰就要将红龙发射至火星实验。
美国人凌晨完成一项壮举，告诉我们中美差距还有多么巨大
出处：卫星与网络、环球时报
就在几个小时前，美国人成功发射了目前全世界运载能力最强的超级火箭——“猎鹰重型”。在一些媒体看来，这枚火箭的成功发射已经令人类“登陆和殖民火星”的梦想变得越发现实起来，重返月球更是不再话下……
比起这些噱头，真正让我们中国人震惊的是：造出这种火箭的竟然是美国的一家私人企业，而我们国家距离造出这种量级载荷的火箭还有很长一段路要走。
全世界独一无二的最强火箭
美国东部时间2月6日下午约15:48（北京时间2月7日约04：45），美国佛罗里达，卡纳维拉尔角LC-39A工位，重型猎鹰首飞发射成功！成为全球现役运力最大火箭！
请记住这些让人热血沸腾的视频和照片，它们必将载入人类航天史册。并且在十年后、几十年后甚至百年后，它们仍会作为太空探索、星际情怀的极致案例，不断被人们回忆和提及。（小编只想吼一句：我们也是见证过历史的人了！）
1年多前，我们成功发射了目前国内最强的“长征5号”运载火箭，但它的运载能力，连这个“猎鹰重型”的一半都达不到……这次，美国人是用纯粹的实力告诉了我们中国人，中美间的差距还有多么巨大……
用更直观的数字来说，我们2016年11月首飞成功的“长征5号”能把25吨重的货物运送到“近地球轨道”，其极限是运送一个5吨左右的火星探测器到火星；而美国的“猎鹰重型”的“近地球轨道”载荷为63.8吨，其抵达火星的载荷则为我们的3倍，为16吨。
不仅如此，这枚“猎鹰重型”火箭还毫无悬念地“碾压”了在2018年2月7日之前美国现役最牛的重型火箭“德尔塔IV型”（“近地球轨道”载荷为28吨）。
当然，大家一定会问这个“猎鹰重型”63.8吨的“近地球轨道”载荷，又到底意味着什么呢？
大家知道我们打算在2030年实现的载人登月计划吧？要实现这个计划，我们现在的长征5号的载荷是不够的，还需要尚在规划中的长征9号超级火箭才可以。
可如果美国人想重返月球的话，他们现在就已经可以凭借“猎鹰重型”实现这个我们中国人还要12年才能实现的目标了。
然而，SpaceX的梦想，是登陆和殖民火星……
挑战技术的偏见
重型猎鹰火箭性价比如此之高，难道有什么逆天黑科技？其实，重型猎鹰火箭的技术并没有超越时代的黑科技，它的成功是挑战人类航天技术偏见与极限的产物。
偏见1：火箭发动机越多越不可靠！在一些讨论中，中国长征火箭的发动机数量受到非议，被认为“太多了”！长征五号火箭芯级和助推器共有10台发动机，长征七号也有6台，而美国德尔塔4火箭和宇宙神5火箭都是单台液体发动机，重型德尔塔4火箭也不过是三发并联，甚至有人认为，这是中美火箭差距的体现！
说到多发并联可靠性低，一般都会举出苏联N-1重型火箭的例子。N-1火箭第一级30台发动机，结果是四射四炸——每次发射都有发动机出问题引发爆炸。一些观点由此认为，火箭的多发并联是条邪路，单台大推力发动机才是正道，重型猎鹰一级多达27台发动机的设计，自然不被看好。然而，事实真的如此么？飞机上的情况为什么恰恰相反呢！早年民航为了保证远程航线飞行的安全性和可靠性，四发客机大行其道，但随着航空发动机可靠性的提高，如今已是双发客机挑大梁，凭什么火箭发动机多可靠性反而差？
马斯克和SpaceX团队不信这个邪，他们认为多发并联火箭可靠性更高。根据概率论分析，如果火箭发动机的故障率相同，多发并联的火箭比单台发动机的火箭更容易出现一台发动机故障的情况，但多发并联能实现推力冗余设计，让单台发动机故障不影响火箭的正常飞行，而单发的火箭无论出现什么样的故障，发射都要以失败告终。
总而言之，只要发动机不发生爆炸这类灾难性故障，多发并联冗余设计的可靠性自然更高，所谓火箭发动机越多可靠性越差，只是一种成见。马斯克挑战这种成见，也是有例可循的，美国历史上土星一号和土星五号都是多发并联的火箭，在单发甚至双发出问题时仍然成功入轨。
偏见2：降成本必须放弃追求高新技术。
重型猎鹰火箭的另一个反常之处，是它使用了一系列高新技术，但价格却相当便宜。
先看看传统发射商。冷战远去，各国航天工业界均进入精打细算过日子模式——欧洲阿里安6火箭为了降低成本，将共底氢氧储箱改成非共底的独立储箱，高大上的超临界氦增压技术也放弃了；美国SLS火箭尽量用原有成熟技术，主发动机SSME干脆改进设计换成一次性的版本。总之，各家的设计思路都是用较低的技术换取更低的成本。
猎鹰火箭设计上却截然相反，它追求低成本不假，但手段却是反其道而行，使用高技术通过创新来降低成本。
重型猎鹰火箭的Merlin 1D+发动机推重比高而且具备多次重复使用能力，要为多次使用增加制造成本；重型猎鹰火箭的三枚第一级箭体都要回收和重复使用，从软件都硬件都要为回收复用增加成本；共底储箱一向加工难度高、废品率高，带来更高的制造成本，但重型猎鹰火箭却使用了昂贵的铝锂合金共底储箱……
重型猎鹰火箭可以说颠覆了传统的火箭设计思想，不过这也并不奇怪，机械和材料工业在不断发展，新工艺和3D打印等新技术的出现，让很多过去质高价更高的技术走向物美价廉，加上猎鹰火箭设计上极力追求廉价化，通过使用商用货架电子设备以及减少不必要冗余设备等多种手段降低成本，最终结果就是，使用了一系列高技术后的重型猎鹰火箭，即使一次性发射成本也比现有火箭低得多。
敢想敢干的美国最牛企业家之一
说起 “猎鹰重型”的成功，就不能不提这枚火箭背后的那家美国私营企业SpaceX，以及这家公司的老板埃隆·马斯克（Elon Musk）。
其实，咱中国人对于这个美国企业家并不陌生，因为不少中国大城市的马路上已经纷纷出现的昂贵又帅气的电动汽车品牌“特斯拉”，就是马斯克缔造的。
不仅如此，他还与另一个不少中国人都很熟悉的东西有关： 网络在线支付平台。
如今，网络支付平台已经在我们生活中不可或缺——但你或许不知道的是，数十年前当网络支付平台刚开始在全球走红的时候，引领风头的就是马斯克参与缔造的Paypal。
在通过Paypal发家后，马斯克很快将大笔资金投入到了他更喜爱的科学技术领域，一边搞出了特斯拉电动汽车，一边则成立了今天成功发射了“猎鹰重型”超级火箭的SpaceX宇航公司，开始实现他探索宇宙的梦想。
公开资料显示，马斯克起初并没有得到过任何美国官方机构的帮助，他从一开始走的就是纯粹的商业路线：起初先是想从欧洲和俄国人那里买个廉价火箭用，但后来发现对方要价都太高，于是他便成立了SpaceX公司自己做火箭，而且他还要做完全可以商业化推广、价格亲民、成本低廉的“火箭”，要让更多的人可以实现探索宇宙的梦想。
可在美国，一个私人公司真能做火箭吗？他哪儿来的人才呢？
这里就要提一下当年美国和前苏联的太空争霸历史了。我们都知道早在上世纪50-60年代，在我们新中国刚刚建立，工业化才刚刚起步时，美苏两大超级大国就已经开始用火箭把宇航员往太空中送了。其中在60年代末期，美国人甚至研发出了今天都还没有任何国家能超越的“土星5号”超级重型火箭，其载荷比今天的“猎鹰重型号”还要多出近一倍，并成功把美国宇航员阿姆斯特朗等人送上了月球。
于是，这起步极早且早在半个世纪前就已经达到惊人高度的美国航天业，自然也给今天的美国培育了大量的航天人才以及可供民间企业使用的丰富航天资源。
而马斯克也成为了 “前人种树、后人乘凉”的受益者，在SpaceX于2002年成立后，他迅速网罗了一大批拥有丰富航天科技经验的人才，比如他的副手汤姆·穆勒（Tom Mueller）。
说起来也有趣，这位穆勒先生原本是给美国官方的宇航局（NASA）打工的，在NASA的一家供应商担任火箭引擎的工程师。然而，由于体制原因，他原本参与的一个“低成本火箭引擎”国家级项目被当时新上台的美国总统小布什给“砍”了。结果这位动手能力极强，甚至能在自己家里就造出小型简易火箭引擎的工程师，就这样被马斯克招揽了过去，成为了今天SpaceX公司的灵魂人物，为马斯克的公司打造出了今天成功令“猎鹰重型”火箭升天的梅林引擎。
不过，罗马也并不是一天建成的。在“猎鹰重型”成功的道路上，马斯克和穆勒等人也付出了大量的心血乃至不少失败的代价。尤其是马斯克今天之所以能让绑着27个梅林引擎的“猎鹰重型”顺利升天，打破了之前所有人对这一结构稳定性的强烈担忧，正是因为他的团队过去10多年来都在努力做好的一件事：不断完善梅林这款火箭引擎，以及围绕该引擎而打造的核心产品 “猎鹰9号”火箭，并随着技术的成熟而不断降低成本。
是的，马斯克的团队10多年来的投入和精力，只是为了把一款火箭做精，把一个引擎做强。
于是，他们不仅实现了今天在“猎鹰重型”上的成功，他们的“猎鹰9号”火箭更是成为了目前全世界成本最低廉，性能也最为稳定可靠的火箭，也因此成功占据了目前全世界火箭商业发射市场的绝对份额，几乎把原本占据市场主流的欧洲和俄罗斯全都挤了出去！
不仅如此，马斯克的团队还在3年前就在全世界率先实现了火箭“回收”的技术，从而“颠覆性”地解决了火箭发射最主要的成本问题。
于是，当今天美国官方的宇航局NASA还在为研发经费发愁的时候，纯商业运作的SpaceX却混得“风生水起”，结果反倒是NASA需要找SpaceX寻求帮助了。
美国科技新闻网站The Verge.com就报道说，一旦“猎鹰重型”火箭成功，NASA今后很可能会在重返月球方面寻求与SpaceX的合作，因为虽然 NASA目前也在研制自己的新一代登月重型火箭，而且载荷要比“猎鹰重型”强出不少，但发射成本却是“猎鹰重型”的10倍之多，所以一旦“猎鹰重型”像“猎鹰9”一样在技术上变得更加稳定，商业的运作上也成熟起来，NASA很难不对其心动。
为啥咱中国没有这种火箭？
相信大家一定会有这样一个疑问：为啥咱中国没有这种火箭呢？
这绝不是因为咱们中国人的智商不足，或是国家的投入不够，而是因为我们与美国在火箭领域先天就存在着巨大差距，这也就决定了我们的发展重点也与马斯克和他的SpaceX会存在较大不同。
先天的差距方面，正如前面所说的：美国1969年就已经成功用“土星5号”这种上百吨载荷的超级重型火箭把宇航员送上月球了，而我们在1970年才刚刚用远程导弹改造过来的、载荷仅为300千克的长征一号火箭把我们的第一颗人造卫星送上天……
当然，对于一个1949年才刚刚建国，且工业基础基本为零的新生国家，我们能在短短20年就有第一颗卫星上天，也已经说明了我们强大的追赶能力。
然而，火箭这种涉及基础学科和工业化水平的领域，并不是一朝一夕就可以追赶上的。所以当美国像SpaceX这样的私企都已经在研发“猎鹰重型”这种超级火箭时，我们还必须一步一个脚印地先把我们的“长征5号”给弄稳定了，然后再去考虑在2030年实现“长征9号”这种光引擎技术就与“长征5号”完全不可同日而语的国产重型火箭。
所以，虽然2016年“长征5号”的升空令我们从“航天大国”成为了“航天强国”，但我们中国人可千万不能因此就“飘飘然”，觉得自己很牛了。和美国人比航天，我们仍然还是“学生”，而今天美国人成功发射的“猎鹰重型”更应该让我们清醒过来了！
但我们也相信，只要我们的国家保持稳定发展，这个差距就能被我们一点点追上。毕竟我们“集中资源办大事”的体制在追赶技术差距上还是有很大优势的。而且到时，我们今天“种下的树”也必定会让这个国家的新一代人才获得比今天更广阔的逐梦空间与资源！