深度剖析 | 重型猎鹰火箭首次商业发射成功，几家欢乐几家愁？
作者 | 张雪松
重型猎鹰升空瞬间，27台发动机吐出的尾焰清晰可见
2018年2月6日，重型猎鹰火箭首次发射成功，一举抢去了重型德尔它IV火箭保持了14年的现役火箭运力桂冠，它的近地轨道运力高达63.8吨，比重型德尔它IV火箭高了两倍以上，而且这是一家商业公司自筹资金研制的火箭，这样的传奇色彩吸引了无数的眼球。
公允地说，那次发射并不完美，SpaceX公司的老板马斯克事前表示发射别炸了发射工位就是成功；并且，就算免费发射也揽不来首飞客户（首次发射的载荷是马老板自己开过的特斯拉跑车，见上图），大家都在观望这种火箭的可靠性。结果，重性猎鹰火箭首飞成功，两枚助推器同时返回着陆场着陆成功，但火箭芯级海上降落回收失败，让成功的首射略有瑕疵。
一年之后重型猎鹰火箭迎来首次商业发射：沙特的Arabsat-6A是一颗洛克希德马丁公司制造的A2100M平台的大型通信卫星，其发射质量高达6.46吨，超出了猎鹰九号火箭复用发射时的运载能力，不得不选用重型猎鹰火箭发射。
今年的重型猎鹰火箭又进行了升级，马斯克在发射前透露，这次发射起飞推力比首飞时提高约10%，起飞推力将达到2550吨！
火箭的芯级编号1055.1（意为第55枚箭体的第1次发射），两枚助推器分别编号1052.1和1053.1，都是全新生产的Block 5版猎鹰火箭，面对全新的重型猎鹰火箭，即使是胆大的马斯克处理起来也慎之又慎，为此连续推迟发射时间，直到4月12日，也就是今天才进行发射。
重型猎鹰火箭没有辜负马斯克的期望，早上6时35分，火箭从肯尼迪中心发射，发射后2分38秒助推器开始分离，此时火箭速度约5890公里/小时，随后两枚助推器反推飞向肯尼迪中心，发射后8分01秒在LZ-1和LZ-2着陆场又一次成功上演了双箭齐落的科幻场面。
面对接下来的芯一级分离和海上着陆的考验，重型猎鹰火箭表现出色。芯一级在约10700公里/小时的速度下分离，并在发射后10分20秒，稳稳落在距离发射场约1000公里的海上回收驳船上。
在这之前，SpaceX公司考虑到去年重型猎鹰火箭第一次发射时芯级回收失败，做了两手准备，为重猎的下一次发射特意生产了新的1057.1芯级，而如今，下一次的发射有望直接用二手货了。
发射34分钟后，Arabsat-6A卫星和火箭第二级分离，成功进入近地点321公里、远地点89808公里、倾角23度的大椭圆轨道，入轨精度相当不错，火箭发射和回收获得圆满成功。
重型猎鹰火箭凭借完美的首次商业发射，再一次证明了火箭27台发动机并联思路的可行性和可靠性，给商业客户和政府客户吃了一剂定心丸。凭借大运力，且复用发射9000万美元、一次性发射1.5亿美元的低廉报价，重型猎鹰火箭毋庸置疑地将对世界商业发射市场再次带来巨大的冲击。而其影响力，很有可能对世界运载火箭发展路线也带来天翻地覆的影响。
马斯克可以说是近十年来，世界航天界的传奇人物NO.1，无论别人怎么诋毁抨击，他始终一步步实现着自己的发展计划，研制出猎鹰九号、龙式和龙二代飞船，还有今天的主角重型猎鹰火箭，对世界航天事业带来了极大的影响。
2010-2018年SpaceX市场份额占比示意图
回忆当年，重型猎鹰火箭被称为猎鹰九号重型（Falcon 9H）火箭，还只是PPT里的键盘航天强国作品，原定2012年首飞。虽然当年的猎重设计近地轨道运力只有约32吨，可也算是“痴人说梦”了，因为同一时期，SpaceX公司的猎鹰九号火箭甚至还没发射上天呢！因此，当时红红火火的洛克达因公司曾专门做了一个广告讽刺：“当别人忙于高谈阔论时，我们忙着发射”。
2011年马斯克正式公布了重型猎鹰（Falcon Heavy）的研制计划，原定2013年发射，结果一路推到2018年，成了业界笑料也给抨击者提供了无数的炮弹。不过重型猎鹰火箭拖了这么多年，倒不是说SpaceX公司技术太差或是故意推迟，毕竟是自掏腰包研制的火箭，拖一天就多出一天的研制经费。真正的原因是，重型猎鹰火箭的研制，的确遇到了捆绑火箭气动等难关，但更重要的原因是同期猎鹰九号火箭在不断迭代升级，结果重型猎鹰的状态迟迟无法冻结，不过推迟了5年后重型猎鹰火箭也实现了脱胎换骨，即使取消了当初的推进剂交叉输送技术，其近地轨道运载能力也高达63.8吨，比最初的设计几乎翻番！
重型猎鹰火箭首次商业发射成功，再次证明了其可靠性。这次发射中卫星重6.46吨，但运力折算到标准同步转移轨道的话，已经达到了约8.8吨，这还是助推器飞回发射场的复用运力，而并非该火箭运力的极限。
猎鹰九号火箭过去数年时间里，从欧洲阿里安火箭和俄罗斯质子火箭手里抢去了大量订单，占据了商业发射的半壁江山还多。不过猎鹰九号火箭也不是万能的，其复用发射运力极限约为5.5吨，面对众多6吨级大型通信卫星，可谓力不从心，这给了阿里安五号和质子号火箭喘息的机会。现在，重型猎鹰火箭强势登场，复用运力足以发射任何一颗静地轨道大型通信卫星，这下欧洲和俄罗斯的火箭可能真要没活路了。
当然，卫星运营商有自己的考虑，为了避免一家独大进而漫天要价，肯定会在SpaceX公司之外另扶植一家发射商作为备份，但可以说，备胎只会有一家，而且可能只有吃残羹冷炙的命，世界商业航天发射市场从此要被重型猎鹰火箭彻底改写了。
重型猎鹰在政府发射上也有光明的前途。虽然它并非美国唯一的重型火箭，波音公司也在研制SLS重型火箭。SLS火箭继承了航天飞机的技术遗产，大推力高比冲的SSME/RS-25氢氧发动机、超大推力的5段式固体助推器，现役比冲最高的RL10氢氧发动机，同时得到了NASA丰厚的拨款。
集万千宠爱于一身但SLS火箭的研制更不顺利，2011年启动研制，原定2016年发射，但一推再推。今年美国副总统彭斯和NASA局长布里登斯廷下死命令，要求SLS火箭在2020年6月发射——但公开信息显示已经推迟到2020年12月，此前就有小道消息说NASA内部人员认为SLS火箭在2021年前无法发射，看来谣言果然是遥遥领先的预言。SLS火箭这么不给力，从无人深空探测到载人深空探测，从探月到探火，NASA一堆项目被它坑惨了。现在，美国总统特朗普和副总统彭斯要求2024年实现载人登陆月球南极，已经投资约140亿美元的SLS火箭却成了最拖后腿的累赘。穷则思变，NASA只好把目光投向自带干粮的重型猎鹰火箭。
重型猎鹰自带干粮，但也没5美分那么廉价。去年首飞成功后马斯克表示火箭研制费用高达5亿美元，这对马斯克和SpaceX来说是笔巨款，但和NASA给SLS火箭的投资一比，何止是小巫见大巫呢？简直零头都不到！据《科学》杂志报道，NASA已经决定使用重型猎鹰火箭代替SLS火箭发射欧罗巴快船探测器，此举就能节省大约7亿美元！未来，在NASA的大型深空探测器项目上，重型猎鹰火箭更是有大展拳脚的空间，就算垄断NASA的旗舰级深空探测器发射也是完全有可能的。
更大的惊喜来自载人航天项目，NASA的载人登月计划被SLS火箭拖累，不得已也要倚重重型猎鹰火箭，首先是月球轨道深空门户站（LOP-G）项目，它的第一个舱段能源推进舱（PPE）原计划使用SLS火箭发射，但NASA已经决定改用商业火箭发射。按目前的路线图PPE舱段要在2022年发射，而在此时具备足够运力并通过认证的火箭，唯有重型猎鹰火箭。好消息源源不断而来：为了加速LOP-G空间站的建造进度，NASA又决定使用商业火箭发射空间站的其他舱段，美国新一代几种商业火箭中，重型猎鹰是最成熟也是运力最大的型号，在竞争中已经占据先机，如果说原来大家还担心它的可靠性的话，现在连续两次发射成功，其可靠性已经得到了初步检验。
2019年NASA面对SLS火箭的拖沓，不得已又做出最新决定：暂停探索上面级（EUS）和相应的SLS Block 1B火箭的研制，力保基本型SLS Block 1的研制进度，并只用SLS火箭发射猎户座飞船，LOP-G空间站的补给飞船以及未来的三舱式登月舱也都改用商业火箭发射。如果说LOP-G舱段发射任务其他火箭还有竞争的机会，登月舱的上升器、着陆器和转移器都是10-15吨级的舱段，货运飞船也是十几吨的庞然大物，几乎必然要用重型猎鹰火箭发射。更惊人的一幕是，今年3月，美国副总统彭斯公开表示，猎户座飞船EM-1任务必须在2020年发射，做不到就换承包商！“爱干干不干滚”的压力下，NASA局长也附和表示在研究使用重型猎鹰火箭发射猎户座飞船的方案。虽然经过讨论认为，重型猎鹰发射的方案可行性不高，但重型猎鹰火箭带来的冲击已经可见一斑，常言道：“躲得了初一躲不了十五”，EM-1任务现在还是暂交SLS火箭发射，但将来呢？对比昂贵的SLS火箭，一枚重型猎鹰火箭可以节省约7亿美元，用它发射猎户座飞船，或是发射载人的龙二代飞船，始终会是极富诱惑的选择！
重型猎鹰火箭作为一种私营商业航天公司自筹资金研制的重型火箭，经过两次发射初步验证了设计的可行性和可靠性，不仅要在商业发射市场上横扫欧洲和俄罗斯的大型火箭，更将成为挽救NASA深空探测和载人航天的救命稻草，这恐怕是马斯克本人也始料未及的。重型猎鹰火箭还对其他国家的火箭研制产生了巨大影响，无论是欧洲的阿里安七号，还是中国的新一代载人火箭，设计上都带有重型猎鹰火箭的痕迹，就算印度都在研制模块化印度版重型猎鹰。重型猎鹰火箭连续发射成功后，各国航天机构必然深受鼓舞，这种架构的火箭有望成为未来大型运载火箭的发展潮流。