从“猎鹰1”到“大猎鹰” SpaceX火箭真能飞到火星

　　近日，美国太空探索技术公司（SpaceX）的新闻有点多。4月，“重型猎鹰”火箭首次商业发射成功；同月，成功拿下价值6900万美元的“双小行星变向试验”（DART）任务订单；5月，“星链”计划“一箭六十星”发射任务一经披露就成为全球舆论焦点，闪亮的卫星连成线成为夜空中的独特风景。

　　从“猎鹰1”“猎鹰9”到“重型猎鹰”再到携带着星际飞船的“大猎鹰”，SpaceX的火箭是怎样一步步升级的？

　　2002年，马斯克正式投身商业航天，SpaceX破壳而出。一阵招兵买马后，新生的它要解决的第一个问题就是搞出自己的火箭。直至2008年，低轨运载能力仅有420千克的“猎鹰1”在经历3次失败后终于试射成功。

　　“猎鹰1”是名副其实的小火箭，直径不到1.7米，高20米，一级火箭装备一台“灰背隼”（Merlin）发动机，二级也只有一台“红隼”发动机。SpaceX借助“猎鹰1”的项目经验掌握了火箭的研发、制造技术，特别是验证了“灰背隼”发动机的可靠性，在进行了几次发射后就将其“束之高阁”。

　　2010年6月，长70米、直径3.7米、低轨运力超过10吨的“猎鹰9”首飞成功。仅仅两年，SpaceX就实现了从小型火箭到中型火箭的跨越。这主要有两方面原因：从设计上看，“猎鹰9”一级火箭采用9台与“猎鹰1”相同的发动机并联，二级也使用一台“灰背隼”发动机。因此，在“猎鹰1”的研制中，已经嵌入了对“猎鹰9” 动力系统的研究。从试验流程上看，SpaceX堪称“快马加鞭”，极尽简化之能事。2009年10月，“猎鹰9”才进行一级火箭点火试验，但仅仅一个月后，二级火箭点火试验随即开展；七个月后，直接开始首飞。

　　美国国家航空航天局（NASA）曾称，如果按照传统的“开发流程”，“猎鹰9”的研制需要耗资40亿美元，而SpaceX开发“猎鹰1”和“猎鹰9”一共仅花费3.9亿美元。

　　2011年，SpaceX宣称将用2年时间完成“重型猎鹰”的开发。“重型猎鹰”看起来并不复杂，就是把两个“猎鹰9”的一级火箭捆绑在一枚完整的“猎鹰9”上做助推器。但SpaceX将其实现用了近7年。一方面因为期间“猎鹰9”两次发射失败，耽误了研制进程；另一方面“捆绑”火箭涉及的结构设计并没有那么简单；此外，SpaceX还腾出了大量精力提升“猎鹰9”的性能指标，并攻克了一级火箭回收技术。

　　2018年2月，低轨运力达63.8吨的“重型猎鹰”终于将马斯克的红色“特斯拉”送上太空。从“猎鹰1”到“重型猎鹰”，10年时间，SpaceX的火箭运力提高15倍。

　　火箭作为一个系统工程，发动机是其最核心的技术。从“猎鹰1”到“重型猎鹰”，“心”却没有变，都是采用“灰背隼”系列火箭发动机作为主要的动力来源。不同的是，一级火箭的发动机数量由1个提高到了27个。