美火箭發射全球首批全電推進衛星 藏巨大優勢【2】

　　“獵鷹”-9運載火箭為美大運力宇航任務奠定基石

　　就在NASA取消“星座”計劃后，美國總統奧巴馬表示，將在未來5年內為NASA再投入60億美元，用於鼓勵使用商業火箭，並將國際空間站的壽命最低延長至2020年，使NASA的任務重心從重返月球中解放出來。而作為這一計劃的裡程碑成果，2010年6月4日，SpaceX公司用自行研制的“獵鷹”-9運載火箭，將“龍”號載人飛船的模型送到了地球軌道。

　　“獵鷹”-9火箭為一款兩級液體運載火箭，比“獵鷹”-1大不少，從兩者的直徑看是12英尺對5.5英尺。“獵鷹”-9第一級採用了9台“灰背隼”液氧煤油發動機，第二級採用了1台增強型“灰背隼”發動機。作為一款私人公司研發的運載火箭，“獵鷹”-9有著令人難以置信的運載能力。在卡納維拉爾角發射場，“獵鷹”-9的近地軌道（LEO）運力為10450千克，同步轉移軌道（GTO）運力為4540千克﹔在緯度較高的夸賈林環礁，“獵鷹”-9的LEO運力為8560千克，GTO運力為4680千克。從SpaceX公司成立到“獵鷹”-9號的發射成功總共不到10年時間，從中可充分看出美國航天的雄厚基礎。

　　在運載能力方面，與“獵鷹”-1 相比，“獵鷹”-9運載能力要強得多，這很大程度上要歸功於“煤油－液氧”推進劑較“偏二甲甲肼－四氧化二氮”推進劑的先天優勢，“獵鷹”-9和“獵鷹”-1一樣都採用兩級構型，未來的“獵鷹”-9HLV（重型版）將採用兩級半構型。“獵鷹”-9採用了更強勁的上面級（即第二級），有兩次啟動能力，推力調節范圍很大。盡管煤油－液氧推進劑加上燃氣發生器循環在排氣速度上存在不足，但通過大幅提高噴管的膨脹比，SpaceX用最簡單的方法和最低廉的成本獲得了可以接受的真空比沖。此外，“獵鷹”-9可採用外徑達到5.2米的大型整流罩，加上上面級能夠提供足夠的加速度，“獵鷹”-9具有很強的載荷適應性。

　　“獵鷹”-9採用了通用助推器（CBC）概念，通過捆綁兩個與芯一級直徑相同的模塊，“獵鷹”-9重型版可達到30噸級的LEO運力。“獵鷹”-9利用CBC的概念總共隻有一種下面級。而且“獵鷹”-1、“獵鷹”-1e、“獵鷹”-9和“獵鷹”-9HLV四種運載火箭構成的整個“獵鷹”系列，隻有“灰背隼”1C一種起飛發動機，以及“獵鷹”-1系列使用的“茶隼”（Kestrel）和“獵鷹”-9系列使用的高空版“灰背隼”兩種上面級發動機。由於發動機型號數量，這使SpaceX可使用批量生產的方式來降低成本和控制質量。SpaceX在很大程度上借鑒了俄羅斯R-7系列的成功。R-7系列即使發展到現在“聯盟”系列火箭，在技術上都不能算非常先進，但通過規模生產成本相當低廉。

　　SpaceX的野心遠不止“獵鷹”-9HLV，在芯一級上安裝多達9台主發動機是迅速達到運力指標要求的最簡單手段，盡管SpaceX強調多台主發動機並聯工作的推力冗余，但畢竟存在安全系數過低的問題，未來的發展方向仍是提高主發動機的單機推力，爭取減少芯一級上的主動機安裝台數。SpaceX的最終目的是研制出5.2米芯級，但后捆綁上多達6個“獵鷹”-9的CBC模塊，並且在上面級上採用“格裡芬”的衍生型，LEO運力達到75噸。同時由於芯級直徑足夠大，可直接採用星座計劃為登月研制的“戰神”V運載火箭的載荷整流罩。SpaceX希望能夠在進入2020年代之前就獲得這種“次重量級”運載火箭，以應對探月等需要大運力的宇航任務。