北京時間昨晚11點，發生了一件令全世界所有航天迷都扼腕嘆息的事情，美國SpaceX公司的獵鷹9號火箭在發射前點火試車時爆炸，星箭俱毀。其實不僅僅是航天迷了，SpaceX公司力主航天廉價化，總裁馬斯克誓言讓普通人也能上天的雄心壯志，激發了包括中國民眾在內的全人類航天夢。

堂主當然也不能免俗，事情發生後，發了條朋友圈，以示自己趣味高尚。那麼，對於這次航天事件，背後有什麼事情是我們可以了解一下的呢？

一、獵鷹9號是一款什麼樣的火箭？廉價、高性能、激進

廉價

首先，獵鷹9號當然是SpaceX公司所力主那樣，是一款廉價火箭。它的一次發射費用約為6000萬美元，這個價格已經追平以前市場上最廉價的中國長征2E、長征3B火箭，甚至略低。

而SpaceX公司還在大力發展獵鷹9號火箭的一級回收技術，即獵鷹9一次發射後，它的第一級不是直接拋棄，而是通過發動機繼續工作，自己飛回陸上發射場或海上回收平台進行回收。這樣，第一級多次重複利用，組裝的“二手”火箭，造價自然會更便宜，屆時SpaceX公司就可以真正大聲地宣布對中國長征火箭確立成本優勢了。

技術上說，獵鷹9是一款二級火箭，為什麼它只回收第一級呢？因為第一級分離的高度是80公里左右，這還在大氣層內，箭體回收時受到的熱負荷並不大，還可以用。而第二級是要送衛星飛出大氣層的，它的速度也超過了第一宇宙速度7.9公里/秒，重返大氣層會被燒毀，回收不了。

圖：獵鷹9火箭是人類第一款回收火箭，它的第一級在分離後能自行飛回發射場或海上回收平台回收，日後重複使用。

圖：SpaceX製作的獵鷹9火箭發射、回收第一級示意圖。

高性能

技術上說，獵鷹9當然還是一種設計非常激進的火箭。

首先出人意料的是，它採用的梅林1D液氧煤油發動機性能其實一般，比沖只有311秒（比沖越大，油耗越小），比起中俄的液氧煤油發動機小了大約5%。

但獵鷹9的整體設計非常出色，它的發射質量約為550噸，近地軌道（LEO）運載能力達到22.8噸，地球同步轉移軌道（GTO）運載能力達到8.3噸。而我國今年6月首次發射的長征7號，發射質量597噸，但LEO運力僅13.5噸。

也就說，長征7號的運載係數僅有獵鷹9號的一半左右！

其實不僅中國長征火箭了，就是美國最先進的、採用氫氧發動機的德爾塔4重型火箭，運載係數也與獵鷹9有較大差距，要知道氫氧動力火箭運載係數天然比液氧煤油動力火箭有優勢。

圖：獵鷹9火箭其貌不揚，但載荷性能卻非常之出色。

激進

所以，獵鷹9的設計非常激進，它將箭體結構做得非常輕，與此同時，還要將一級回收再利用，而且它的發射準備是“三平準備”方式。

所謂“三平準備”，即火箭發射前是水平躺在地面上測試，然後水平進行整體星箭對接，再水平躺着運送到發射台，最後再在發射台上起豎。

這種方式會讓發射前的準備工作變得便捷，發射場設備可以簡化到最低程度。但火箭是一種非常精密、複雜、嬌嫩的機器，水平星箭對接、水平運到發射台上再起豎，對保證火箭的可靠性提出了極大的挑戰，特別是獵鷹9的箭體做到這麼輕的情況下。之前，採用“三平準備”的主力火箭僅有俄羅斯的聯盟火箭，看來馬斯克的冒險精神確實可與戰鬥民族一拼。

堂主不是專業人士，據說獵鷹9做得這麼輕，據說還有一個原因是取消了兩套傳統火箭所必須的管路，獵鷹9這樣搞風險究竟大不大，無法評判，只能說這樣做，確實很激進。

圖：獵鷹9火箭採用“三平準備”方式，發射準備更便捷，但對保障可靠性提出了挑戰。

而獵鷹9還有一項驚為天人的設計，就是以前大家發射近地軌道航天器（如空間站、飛船、成像衛星）會用二級火箭，而發射高軌道航天器（如GPS衛星、通訊衛星）會採用三級火箭。發射高軌航天器用三級火箭，原因是星箭在進入近地軌道後，可以拋棄第二級減輕重量，這樣往高軌道運送的效率更高。例如，我國就用二級的長征2E發射近地衛星，三級的長征3B發射高軌道衛星。

可能馬斯克和他的工程師們覺得，既然我們都已經把二級的獵鷹9做得那麼輕、運載係數那麼高了，就沒必要再加第三級了。於是獵鷹9是一種火箭包打天下，既可以發射近地軌道航天器，又可以發射高軌道航天器，以後還會發射火星探測器，這樣生產上會更有效率、成本更低。

圖：SpaceX公司用一款二級火箭發射所有軌道衛星，確實突破了傳統思維的局限，單一類型火箭批量生產可以最大程度降低成本。

二、獵鷹9號失敗率挺高，與中國長征火箭相差近10個百分點

獵鷹9的發射成功率偏低

與獵鷹9的激進高性能一樣，SpaceX公司、乃至美國航天業界的行動力也非常驚人，從2010年6月獵鷹9 V1.0版本首次發射，獵鷹9火箭至今已是第26次發射，而且大部分是商業發射。

不過，與高性能、高發射頻率相比，獵鷹9的可靠性表現平平，不算它的回收失敗，它的26次發射中，2次失敗，成功率僅有92.3%。如果除開使用梅林1C發動機的V1.0版本，使用梅林1D發動機的獵鷹9V1.1、獵鷹9FT（全狀態）的兩個版本共發射19次，2次失敗，成功率就只有89.5%了。

相比之下，中國長征系列火箭的發射成功率達到97%，美國德爾塔、宇宙神兩種主力火箭成功率也超過95%，中國的載人火箭發射成功率更是達到100%。

圖：中國長征2、3系列火箭性能雖然一般，卻有着世界上最好的發射成功率之一。

為了高運力，馬斯克敢為人所不為

據微信公號《小火箭》運營者邢強博士透露，SpaceX公司為了讓獵鷹9V1.1/FT火箭擁有更大的運力，這兩年開始嘗試使用低溫的液氧、煤油。眾所周知，液體溫度越低，它的密度越大，這樣同樣的火箭就能加注更多的燃料，並調大發動機功率，自然有更大的運力。

例如，我國長征7號火箭使用的煤油是常溫的，液氧溫度是零下180多度；而這兩年發射的獵鷹9號煤油是零下6至8度，液氧是零下207度。

燃料在低溫下，密度提高了，利於提高運力；但同時粘度也提高了，帶來了安全隱患。

因為運載火箭簡直就是一個人造小怪物，它的發動機、管路負荷遠超人們的想象。火箭發動機的渦輪泵每秒要噴出數以噸計的燃料和氧化劑，功率達到10多萬、20多萬馬力，與10萬噸超級航母的發動機功率相當！這是一個相當可怕的數字，航母的動力系統是上千噸的重量，而火箭發動機的渦輪泵僅用數百千克的重量，就要達到如此功率。

圖：這是俄羅斯RD-170火箭發動機的渦輪泵，它的功率是25.7萬馬力，與美國尼米茲級超級航母2座核反應堆的總功率相當。

這樣低溫燃料粘度提高，渦輪泵、管路的負荷也就比以前更高了，甚至達到危險的程度。獵鷹9號這樣的嘗試是沒有先例的，特別是在原有發動機，燃料、氧化劑輸送管路沒有大幅改進的前提下。

儘管現在事故調查還沒公布，不過據估計，獵鷹9此次試車爆炸，以及去年6月28日發射升空後爆炸，都可能與使用低溫的燃料組合有關。

為了提高運力，馬斯克敢為人所不為，鬼知道那可憐的獵鷹9火箭經歷了些什麼。

但是，所有人都知道，它的第一級還要回收再利用的，而以前的火箭發動機經過此般摧殘後，就被拋棄了，一次性為了安全性。

圖：已回收的獵鷹9火箭第一級，它們以後要多次經受烈焰和高壓的考驗。

三、不徹底解決安全性的廉價火箭，不是真的廉價

衛星比火箭更貴

我們許多人買東西，都寧願多花的價錢，去買更耐用的，一般來說廉價貨質量不行，不但用起來鬧心，可能最後還要花費更多的錢。

前面說，獵鷹9現在的發射成本是6000萬美元，儘管還有一個價格差不多的長征火箭，但也是全球最低了。但獵鷹9這次要發射的通訊衛星，造價達到2億美元，現在的衛星越來越重、越來越先進、造價也越來越高，其實衛星造價早就普遍超過發射費用。

所以說，不真正解決安全性的廉價火箭，不是真的廉價。

衛星的造價一般都是火箭發射成本的3倍以上。好在此次獵鷹9發射的只是Facebook公司用來為非洲偏遠地區提供互聯網接入服務的通訊衛星，不算特別先進，也不算特別貴；要是發射的是，造價8億美元一顆的先進寬帶通訊衛星，那就真的要哭了。

圖：一個不太為人關注的事實是，衛星的造價比龐大的火箭高得多。

SpaceX公司的發射準備流程可能也存在問題

而SpaceX公司在火箭試車時的操作流程可能也有問題。一枚運載火箭，它的發動機出廠後一般要經歷兩次點火試車，第一次是發動機出廠時試車，第二次是火箭裝配好後試車；這種點火試車，是看看發動機以及燃料管路有無問題，試車時，一般只達到10%的功率，而火箭也只裝載很少量的燃料；而且按傳統做法，為了安全起見，火箭試車時不能安裝載荷。

但此次獵鷹9火箭發射前試車，卻直接安裝了衛星載荷。也許SpaceX公司是為了省卻，火箭試車後，運回廠房安裝衛星，要再次運到發射台的麻煩，但這樣壓縮成本的辦法，真的是得不償失。

馬斯克還計劃將來用獵鷹9來發射龍式載人飛船，衛星再貴也有價，但人命無價，SpaceX公司在注重廉價、高性能的同時，還應該認真考慮下，如何提高可靠性。

圖：馬斯克的雄心是用獵鷹9火箭發射龍式載人飛船