美火箭发射全球首批全电推进卫星 藏巨大优势(图)(2)

　　“猎鹰”-9运载火箭为美大运力宇航任务奠定基石

　　就在NASA取消“星座”计划后，美国总统奥巴马表示，将在未来5年内为NASA再投入60亿美元，用于鼓励使用商业火箭，并将国际空间站的寿命最低延长至2020年，使NASA的任务重心从重返月球中解放出来。而作为这一计划的里程碑成果，2010年6月4日，SpaceX公司用自行研制的“猎鹰”-9运载火箭，将“龙”号载人飞船的模型送到了地球轨道。

　　“猎鹰”-9火箭为一款两级液体运载火箭，比“猎鹰”-1大不少，从两者的直径看是12英尺对5.5英尺。“猎鹰”-9第一级采用了9台“灰背隼”液氧煤油发动机，第二级采用了1台增强型“灰背隼”发动机。作为一款私人公司研发的运载火箭，“猎鹰”-9有着令人难以置信的运载能力。在卡纳维拉尔角发射场，“猎鹰”-9的近地轨道（LEO）运力为10450千克，同步转移轨道（GTO）运力为4540千克；在纬度较高的夸贾林环礁，“猎鹰”-9的LEO运力为8560千克，GTO运力为4680千克。从SpaceX公司成立到“猎鹰”-9号的发射成功总共不到10年时间，从中可充分看出美国航天的雄厚基础。

　　在运载能力方面，与“猎鹰”-1 相比，“猎鹰”-9运载能力要强得多，这很大程度上要归功于“煤油－液氧”推进剂较“偏二甲甲肼－四氧化二氮”推进剂的先天优势，“猎鹰”-9和“猎鹰”-1一样都采用两级构型，未来的“猎鹰”-9HLV（重型版）将采用两级半构型。“猎鹰”-9采用了更强劲的上面级（即第二级），有两次启动能力，推力调节范围很大。尽管煤油－液氧推进剂加上燃气发生器循环在排气速度上存在不足，但通过大幅提高喷管的膨胀比，SpaceX用最简单的方法和最低廉的成本获得了可以接受的真空比冲。此外，“猎鹰”-9可采用外径达到5.2米的大型整流罩，加上上面级能够提供足够的加速度，“猎鹰”-9具有很强的载荷适应性。

　　“猎鹰”-9采用了通用助推器（CBC）概念，通过捆绑两个与芯一级直径相同的模块，“猎鹰”-9重型版可达到30吨级的LEO运力。“猎鹰”-9利用CBC的概念总共只有一种下面级。而且“猎鹰”-1、“猎鹰”-1e、“猎鹰”-9和“猎鹰”-9HLV四种运载火箭构成的整个“猎鹰”系列，只有“灰背隼”1C一种起飞发动机，以及“猎鹰”-1系列使用的“茶隼”（Kestrel）和“猎鹰”-9系列使用的高空版“灰背隼”两种上面级发动机。由于发动机型号数量，这使SpaceX可使用批量生产的方式来降低成本和控制质量。SpaceX在很大程度上借鉴了俄罗斯R-7系列的成功。R-7系列即使发展到现在“联盟”系列火箭，在技术上都不能算非常先进，但通过规模生产成本相当低廉。

　　SpaceX的野心远不止“猎鹰”-9HLV，在芯一级上安装多达9台主发动机是迅速达到运力指标要求的最简单手段，尽管SpaceX强调多台主发动机并联工作的推力冗余，但毕竟存在安全系数过低的问题，未来的发展方向仍是提高主发动机的单机推力，争取减少芯一级上的主动机安装台数。SpaceX的最终目的是研制出5.2米芯级，但后捆绑上多达6个“猎鹰”-9的CBC模块，并且在上面级上采用“格里芬”的衍生型，LEO运力达到75吨。同时由于芯级直径足够大，可直接采用星座计划为登月研制的“战神”V运载火箭的载荷整流罩。SpaceX希望能够在进入2020年代之前就获得这种“次重量级”运载火箭，以应对探月等需要大运力的宇航任务。