澎湃新聞消息，美國(guó)新一代大型運(yùn)載火箭火神發(fā)射成功，聯(lián)合發(fā)射聯(lián)盟希望借該火箭重振雄風(fēng)，與SpaceX公司的產(chǎn)品同臺(tái)競(jìng)技。

美國(guó)當(dāng)?shù)貢r(shí)間1月8日，搭載游隼月球探測(cè)器等載荷的火神VC2S運(yùn)載火箭從佛羅里達(dá)州卡納維拉爾角太空軍基地SLC-41工位發(fā)射升空，將游隼探測(cè)器送往地月轉(zhuǎn)移軌道，經(jīng)過轉(zhuǎn)移飛行，探測(cè)器將于2024年初著陸于新近命名的Sinus Viscositatis月海區(qū)域。

被寄予厚望的火神

火神火箭的全稱是火神-半人馬座運(yùn)載火箭，是聯(lián)合發(fā)射聯(lián)盟公司研制的一款大型運(yùn)載火箭。

這款火箭其實(shí)是ULA內(nèi)外因素刺激下的產(chǎn)物，時(shí)間回到2014年左右，當(dāng)時(shí)在美國(guó)航天發(fā)射市場(chǎng)幾乎一家獨(dú)大的ULA遇到了兩件糟心的事情：內(nèi)部半路殺出個(gè)程咬金商業(yè)航天企業(yè)SpaceX公司嶄露頭角，憑借相對(duì)較低的發(fā)射報(bào)價(jià)與ULA直接競(jìng)爭(zhēng)，后期隨著獵鷹9火箭可重復(fù)使用技術(shù)的成熟，進(jìn)一步壓低價(jià)格，不少訂單都被SpaceX公司搶去，讓ULA倍感壓力；外部則是2014年克里米亞危機(jī)讓俄羅斯和西方關(guān)系迅速降溫，ULA公司宇宙神-5火箭由于使用了俄羅斯的RD-180發(fā)動(dòng)機(jī)，發(fā)射美國(guó)軍方訂單開始處處受到限制。為了應(yīng)對(duì)這些情況，ULA啟動(dòng)了火神火箭的研制。

火神火箭采用兩級(jí)半構(gòu)型設(shè)計(jì)，火箭長(zhǎng)約61米，直徑5.4米，芯一級(jí)配備兩臺(tái)藍(lán)色起源公司研制的BE-4液氧甲烷發(fā)動(dòng)機(jī)，該發(fā)動(dòng)機(jī)采用富氧循環(huán)，海平面推力249.5噸，芯二級(jí)采用兩臺(tái)由洛克達(dá)因公司研制的RL-10C氫氧發(fā)動(dòng)機(jī)，該發(fā)動(dòng)機(jī)使用3D打印的主噴油器和主燃燒室，配備整體式輕質(zhì)復(fù)合材料噴管，真空推力10噸級(jí)，可重復(fù)啟動(dòng)7次。助推器是諾格公司研制的GEM-63XL固體助推器，直徑約1.62米，210.13噸，可根據(jù)不同運(yùn)力需要選配2、4、6枚固體助推器。火箭最大運(yùn)載能力27.2噸，地球同步軌道運(yùn)載能力15.3噸，運(yùn)力在世界現(xiàn)役火箭中排名第四。

液氧甲烷火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的優(yōu)點(diǎn)包括：比沖高、維護(hù)方便、易于獲取、發(fā)射成本低，此外，甲烷冷卻性能好，適用于全流量補(bǔ)燃循環(huán)方案，能夠兼顧高性能和重復(fù)使用需求，為了降低成本，火神火箭除了使用液氧甲烷發(fā)動(dòng)機(jī)，也考慮了可重復(fù)使用技術(shù)。火神火箭根據(jù)可重復(fù)使用要求提出了敏感模塊自主返回技術(shù)。在一、二級(jí)分離后，火箭一級(jí)發(fā)動(dòng)機(jī)將脫離，并在充氣式熱防護(hù)罩的保護(hù)下再入大氣層，然后依靠降落傘減速，最后由直升機(jī)在空中回收。ULA公司表示推進(jìn)系統(tǒng)成本占整個(gè)一級(jí)成本的65%，一級(jí)發(fā)動(dòng)機(jī)的回收利用將會(huì)使一級(jí)推進(jìn)系統(tǒng)成本降低90%，而這種僅回收關(guān)鍵部件的方式將比SpaceX公司回收整個(gè)子級(jí)箭體的方式更加簡(jiǎn)單和易于實(shí)現(xiàn)。但現(xiàn)在首飛的火神火箭還沒使用這種技術(shù)，該技術(shù)的研制進(jìn)展也比較緩慢，技術(shù)成熟尚需時(shí)日。

火神火箭成熟后將替代宇宙神-5系列火箭和德爾塔-4系列兩款火箭，成為ULA接下來的當(dāng)家花旦。宇宙神-5系列火箭是洛克希德馬丁公司產(chǎn)品，最大運(yùn)載能力18.85噸，地球同步轉(zhuǎn)移軌道最大運(yùn)載能力8.9噸。該型火箭服役已經(jīng)進(jìn)入倒計(jì)時(shí)，目前還剩16次發(fā)射。德爾塔-4系列火箭由波音公司研制，最大運(yùn)載能力28.8噸，該火箭在2023年6月執(zhí)行了其服役生涯的倒數(shù)第二次發(fā)射，計(jì)劃在2024年完成最后一次發(fā)射后退出歷史舞臺(tái)。

不確定的未來

然而，這款被ULA寄予厚望的火箭卻有點(diǎn)不爭(zhēng)氣，研制過程問題頻出，發(fā)射時(shí)間一推再推，原計(jì)劃在2019年左右首飛的火神被推遲到今年1月，該火箭甚至被戲稱為火箭里的鴿王。

首先是火箭主發(fā)動(dòng)機(jī)的選型，為了降低成本和可重復(fù)使用，ULA最終選擇了藍(lán)色起源公司的BE-4液氧甲烷發(fā)動(dòng)機(jī)。但這款發(fā)動(dòng)機(jī)在研制過程中卻遇到了不少問題，發(fā)動(dòng)機(jī)在2017年進(jìn)行測(cè)試，從50%到70%推力測(cè)試表現(xiàn)尚可，有過1800秒以上穩(wěn)定工作記錄，但是后面一直無法突破73%這一大關(guān)。2019年，藍(lán)色起源宣布將會(huì)整個(gè)重新設(shè)計(jì)燃?xì)獍l(fā)生和渦輪泵系統(tǒng)，但后續(xù)試車又發(fā)現(xiàn)泵系穩(wěn)定性存在缺陷，還出現(xiàn)爆炸的問題。最近的一次爆炸還發(fā)生在2023年6月，當(dāng)時(shí)，在得克薩斯州西部的試驗(yàn)場(chǎng)，藍(lán)色起源公司的一臺(tái)BE-4液氧甲烷發(fā)動(dòng)機(jī)在熱試車時(shí)，點(diǎn)火僅10秒后便發(fā)生猛烈爆炸，發(fā)動(dòng)機(jī)與試車臺(tái)均在爆炸中嚴(yán)重?fù)p毀。BE-4發(fā)動(dòng)機(jī)問題不斷是火神火箭屢屢推遲的主要原因，ULA曾多次公開抱怨：BE-4發(fā)動(dòng)機(jī)是火神火箭首飛的最大障礙。

二級(jí)發(fā)動(dòng)機(jī)表現(xiàn)也曾讓ULA捏一把汗。去年3月29日，火神火箭的半人馬座V氫氧上面級(jí)結(jié)構(gòu)件在馬歇爾太空飛行中心開展資格認(rèn)證測(cè)試時(shí)發(fā)生大爆炸，調(diào)查顯示，該燃料箱存在結(jié)構(gòu)問題。ULA在6月24日的一份報(bào)告中指出，半人馬座V火箭的薄壁壓力穩(wěn)定油箱在發(fā)射前需要在前圓頂頂部進(jìn)行輕微加固操作。這次爆炸也增加了外界對(duì)該火箭可靠性的質(zhì)疑。

對(duì)于ULA來說，雖然火神火箭磕磕絆絆，但這次首飛成功終于可以稍微松一口氣，接下來可以上桌與競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手SpaceX公司掰掰手腕。由美國(guó)洛克希德馬丁和波音公司在2006年聯(lián)合組建ULA曾憑借壟斷地位，一度在美國(guó)發(fā)射市場(chǎng)呼風(fēng)喚雨，從2006年至2015年可以說是躺著賺錢，大量美國(guó)國(guó)內(nèi)發(fā)射合同尤其是國(guó)防載荷基本都有ULA納入囊中，發(fā)射成功率也是百分之百。而且2020年以前，聯(lián)合發(fā)射聯(lián)盟每年從軍方不僅獲得大量發(fā)射合同，還有年均10億美元的發(fā)射能力維持補(bǔ)貼。

但躺著賺錢的日子隨著SpaceX公司這條鯰魚的出現(xiàn)逐漸結(jié)束，SpaceX公司憑借著可重復(fù)使用的獵鷹9火箭和更低的管理成本，將發(fā)射報(bào)價(jià)壓至約ULA報(bào)價(jià)的一半。ULA的報(bào)價(jià)普遍在1億美元以上，德爾塔-4H重型火箭報(bào)價(jià)甚至超過2億美元，而SpaceX公司的報(bào)價(jià)有不少在5400萬美元左右，遠(yuǎn)低于ULA。為了獲得更多發(fā)射訂單，2014年，SpaceX公司起訴美國(guó)軍方，稱在競(jìng)標(biāo)國(guó)家安全任務(wù)時(shí)美國(guó)軍方偏袒ULA，經(jīng)過一番調(diào)解，SpaceX公司撤訴，軍方逐步授予SpaceX公司相關(guān)合同，并于2017首次發(fā)射國(guó)家安全載荷，多次為美國(guó)軍方發(fā)射X-37B軌道飛行器、GPS衛(wèi)星等航天器。

看到SpaceX公司能夠用同樣的錢辦更多的事，美國(guó)軍方也是樂見SpaceX公司和ULA展開競(jìng)爭(zhēng)。之后，美國(guó)軍方對(duì)國(guó)家安全發(fā)射項(xiàng)目第二階段進(jìn)行了招標(biāo)，2020年，經(jīng)過兩輪激烈的競(jìng)爭(zhēng)之后，美國(guó)空軍宣布ULA和SpaceX公司中標(biāo)，兩家公司將分別以60%、40%比例瓜分從2022年到2026年預(yù)計(jì)總數(shù)為30至34次的高價(jià)值國(guó)防發(fā)射任務(wù)合同，價(jià)值總額高達(dá)50億美元。雖然ULA占了大頭，但為什么更高的報(bào)價(jià)卻能夠獲得更多的合同，只能說懂得都得。

除了美國(guó)官方的發(fā)射任務(wù)需求，需求旺盛的商業(yè)航天發(fā)射服務(wù)也會(huì)讓火神火箭分得一杯羹。2022年4月5日，亞馬遜宣布選擇阿麗亞娜太空公司、藍(lán)色起源和ULA為其柯伊伯低軌互聯(lián)網(wǎng)星座發(fā)射3236顆衛(wèi)星，ULA便采購了大量的火箭發(fā)動(dòng)機(jī)，包括一次性采購了116臺(tái)RL10C-X發(fā)動(dòng)機(jī)，贏得亞馬遜的合同將使該型火箭的年發(fā)射次數(shù)增加一倍多，達(dá)到每年25次。

雖然火神火箭的前景是比較光明的，但依然存在一些不確定性，因?yàn)閁LA可能被整體出售。去年4月，據(jù)美媒報(bào)道，ULA已經(jīng)被擺上貨架，波音和洛馬公司有意出售ULA。2023年12月，有報(bào)道稱，亞馬遜創(chuàng)始人杰夫貝索斯的藍(lán)色起源公司以及另一家私募股權(quán)公司有意收購聯(lián)合發(fā)射聯(lián)盟，而藍(lán)色起源公司正在研制新格倫火箭，這款運(yùn)載能力達(dá)到45噸的可重復(fù)使用火箭運(yùn)載能力比火神更強(qiáng)，如果ULA真的被藍(lán)色起源公司收購，很可能上演半路收養(yǎng)的孩子和親生孩子爭(zhēng)寵的戲碼，至于結(jié)果，時(shí)間會(huì)給出答案。

編輯：牟慧蘭責(zé)編：周尚斗審核：馮飛