大型火箭的過去、現在與未來

2018-02-22 21:15:17 來源: 都市快報

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2018年美國東部時間2月6日約15:48,SpaceX公司開發的獵鷹重型火箭在美國佛羅里達州卡納維拉爾角的肯尼迪航天中心39號發射臺(LC-39A)首飛成功,此后成功回收兩枚助推火箭,并飛向地球—火星軌道。獵鷹重型火箭高度是70米,直徑12.2米,可以將63.8噸物資送到“近地球軌道”,它的成功首飛,使其成為當今世界上最強大的火箭。一個私營公司開發的火箭能夠獲得如此重大的成就,自然引起了世界媒體的轟動。

但是,獵鷹重型并不是史上最強火箭,美國開發的“土星五號”火箭才是。土星五號高達110.6米,直徑10米,可以將140噸物資送入近地軌道。史上第二強火箭則是蘇聯的能源號火箭,可以將88噸物資送入近地軌道。土星五號和能源號都是在冷戰背景下產生的。

二戰之后,美蘇進入全面對抗時期,在它們的競爭中,航天實力的競爭又是最核心的。在整個上世紀五十年代,美國的航天都落后于蘇聯。蘇聯不僅首先將衛星發射上天,還首先將宇航員送入太空。這兩次落后深深刺激了美國政府和航天部門。1961年,美國政府宣布將進行“阿波羅計劃”,該計劃要在10年內將宇航員送上月球。為實現這個目標,美國將二戰期間為德國設計V2火箭的馮·布勞恩任命為火箭總負責人。馮·布勞恩先是完成了“木星”火箭,然后造出了“土星”系列火箭,其中以土星五號最為強大。

土星五號發射了阿波羅計劃中的12艘“阿波羅”飛船,其中的6艘將12名宇航員送到月球。正因為土星五號的鼎力相助,美國終于在1969年實現了人類首次登月,全球5億觀眾在電視里看到阿姆斯特朗踏上月球的土地。從1967年到1973年,土星五號共執行過13次發射任務,除了上述的12次阿波羅飛船之外,第13次任務是發射空間實驗室。1972年12月,阿波羅17號成功登月后,美國停止了登月計劃。土星五號在1973年執行完最后一次任務后,也停止生產,生產線也被拆除,從此成為神話一般的存在。

在美國宣布要執行登月計劃后,蘇聯也開始啟動登月計劃,為此開發了N1火箭,這款火箭如果發射成功,可以將94噸物資送入近地軌道。但因為資金短缺、技術不足,N1連續四次都失敗了,蘇聯在1974年正式放棄了N1火箭。因為從未成功發射,在盤點史上最強火箭的時候,N1是不被考慮在內的。

排在土星五號之后的是蘇聯能源號火箭,它是被設計來發射蘇聯的“暴風雪”號航天飛機、空間站與重型衛星的,高度為60米,直徑8米,可將88噸物資送入近地軌道。1987年,能源號火箭進行第一次發射測試,沒有完全成功;1988年它第二次發射,獲得成功,將暴風雪號航天飛機送入軌道,這也是它的最后一次發射,然后它就退役了。

在土星五號和能源號先后退役之后,一直到獵鷹號發射之前,排名第三、第四的分別是美國的德爾塔(三角洲)四號火箭和中國的長征五號火箭,它們可以分別將28噸與25噸物資送入近地軌道。這次發射成功的獵鷹重型火箭的運力雖然比不上土星五號和能源號,甚至不能夠算是真正的重型火箭,但63.8噸的近地軌道運力已經達到了此前史上第三、第四名的兩倍以上,從而登上史上第三、現役第一的寶座。

土星五號退役之后,美國開發航天飛機,其主動力來自飛機自身的發動機,整個飛機捆綁著巨大的油箱而非火箭,再綁著兩個小的助推火箭。在美國的航天飛機全部退役之后,美國開始重新考慮用大火箭發射飛船的方案。當前美國正在進行的是“空間發射系統”,這是航天飛機發動機的改進版。“空間發射系統”的直徑是8.4米,預計高度是98米(載人)與120米(不載人),可以將70噸(載人)或者130噸(不載人)的物資送入近地軌道,因此比獵鷹重型更強大,但費用卻比后者高約10倍。

除了美國之外,于2016年11月3日首次成功發射長征五號火箭的中國,作為大火箭領域的新秀,也正在計劃制造更強大的火箭。相信未來幾十年,重型火箭與超重型火箭將陸續創造航天史上的新紀錄。

無論過去與未來如何,這次獵鷹重型在大火箭領域的作為都有效刺激了大型、重型火箭的研發。它被安排在肯尼迪航天中心的39號發射臺(LC-39A)發射,而這正是當年土星五號鑄造輝煌的發射位。

責任編輯:ERM523

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