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重載獵鷹火箭是肌肉還是雞血?
送交者: 香椿樹1 2018年02月13日07:17:20 於 [軍事天地] 發送悄悄話

作者 佚名

中國科學網——某某大學教授的博客(該博文被精選並置頂):

【國轉民,軍轉民,契約精神,培育了來自民間的永不遏止的創新精神和進取動力。這幾個方面最終集成在完善的市場經濟的平台之上。正是這些因素,共同成就了馬斯克“這個男人”,“這個男人以一己之力干翻了美俄中三個航天大國”。】

國內國外一些精英對“重型獵鷹”首飛成功的看法會有如此大的反差,真正是“令人唏噓”。為什麼同一事件會產生如此絕然不同的看法,背後的原因更值得深入的研究,這可能比研究事件的本身還要有意義。不過這是題外話了,我也是門外漢,還是把它留給社會學專業人士吧。

分析評價火箭必須先從火箭的引擎着手。重要的話要連說三遍,那麼重要的數據至少也得連看兩次吧?這裡把俄中美的液氧煤油引擎的重要參數再次放在表中作一比較。從表中可以清楚看出SpaceX的“梅林1D”是推力小、比沖差、室壓低,這無論如何不能算一款“干翻了”中俄的優秀引擎吧?無論怎樣美化“梅林1D”,總也改變不了一個鐵的事實:它的推力僅是中國YF100的百分之七十。

僅有一款資質平庸的引擎,靠大量捆綁在一起就能造就出一枚超一流火箭,還“干翻了美俄中三個航天大國”,這不是痴人說夢話嗎?按這些人的邏輯,中國豈不是也可以用十多隻小推力引擎放在國產大飛機上了嗎?省得一直被公知們冷潮熱諷說中國只會造沒有“心臟”的飛機殼子了。天下真有這樣的好事,家家都可造越洋大飛機,波音空客早就去喝西北風了。

沒有高效大推力航空引擎就不會有越洋大飛機,同理,沒有高效大推力火箭引擎就造不出超級重型火箭。“重型獵鷹”不可能是一枚優秀的超級重型火箭,這是被他自己的基因——它使用的那款“梅林1D”引擎——所決定了的。捆綁難成夫妻,捆綁大量引擎難成一枚優秀的火箭。捆綁大量引擎的致命缺陷是:1)降低火箭的推重比影響整體效率;2)增加故障幾率;3)火箭上升時的振動問題變得更為嚴重複雜,不適合用作載人航天。

儘管馬斯克一再宣稱“重型獵鷹”是除了土星五號以外最強大的火箭,但是這次首飛把重量不足2噸的小汽車送入繞日軌道,實在令人失望。就像衡量一個舉重運動員的真實水平憑的是他究竟能舉起多重的槓鈴,而不是聽他吹自己有多大的力氣。

一般來說火箭首飛會使用配重,最合適的是放一罐子水進入太空,這即便宜、又安全、也不會污染太空。馬斯克卻偏不採用常規做法,送了輛他自己的櫻桃紅色的特斯拉電動車進入太空,還美其名曰:“我喜歡汽車在星辰大海中無休止地漂流,或許它會在未來數百萬年裡被外星人所發現。”於是乎許多人被他的浪漫所感動,也有人指出這是為特斯拉汽車公司作的最好的商業廣告。

但極少有人能知道馬斯克真正的苦衷。請從他的角度思考,首飛放配重,究竟放多少重合適?這是一道極難解的題,放多了他知道會出問題,放少又露了餡。馬斯克是絕頂聰明的商人,就送了輛2噸不到的小汽車上去,一招“瞞天過海”輕鬆地從兩難困境中解脫了出來。如此一來,說他有浪漫情懷也好,認為是廣告高手也罷,就很少有人會去質疑為什麼首飛的載荷2噸多不到。

“重型獵鷹”的載荷究竟有多大,可能永遠只能是個謎。SpaceX網站上的數據是他們自己算出來的,不是“重型獵鷹”舉出來的。關於“重型獵鷹”63.8噸LEO和26.7GTO這組數據一直受到質疑,卻從未見過公司有像樣的回應。

網上曾有人對獵鷹9號的載荷能力作過分析。迄今為止獵鷹9號火箭發射的執行回收任務的最重載荷是2016年3月5日執行的SES-9任務。在該任務中,載荷重5271千克。該任務的結局是,衛星是順利入軌,執行回收任務的火箭第一級在回收試驗中因燃料耗盡而墜毀在着陸平台之上。此次任務其實在很大程度上已經向外界泄露了獵鷹9FT版運載能力的極限。如果放棄華而不實的回收操作,拆除用於執行該任務的設備,並且不預留用作回收的額外燃料,獵鷹9號最大GTO運力當在7噸左右(註:獵鷹9號發射過的最重衛星Intelsat-35e質量達6.761噸,不回收火箭一級)。

因為重型獵鷹 = 獵鷹9號+獵鷹9號+獵鷹9號,重型獵鷹的最大載荷一定小於三隻獵鷹9號的總和,估計它的GTO當在20噸左右。SpaceX官網所宣稱26噸的GTO運力,無論從哪個方面看都是匪夷所思。估計公司方面也意識到了這點,為了支撐其數據的真實性,宣稱重型獵鷹將使用“推進劑交叉輸送技術”(Cross-Feeding)。

但是這次“重型獵鷹”並未使用所謂的“推進劑交叉輸送技術”,究竟何時使用,只有天曉得。馬斯克的真真假假、假中有真、真中有假的手法玩得可謂爐火純青,他把重型獵鷹宣傳成為世上最強的運載火箭,而且還是可回收的成本最低的火箭。給人們的印象是重型獵鷹是枚兼具以上兩個優點的完美的運載火箭。事實上,重型獵鷹作回收時同步軌道運載能力僅2噸多,連重型火箭都算不上;而為了達到最大運載能力,則什麼回收也談不上。

馬斯克的話都只能當故事聽聽,當不了真。他說過,要放4千多顆衛星組成全球WIFI,讓全球人可以高速接入互聯網;他又說過,他要用他的火箭以27000公里時速把旅客從紐約送到上海,僅需39分鐘;他還說過,他要建造真空管道(高速膠囊列車)把舊金山到洛杉磯的通行時間縮短到35分鐘。他描繪的圖景一幅比一幅動人,但絕大多數都是鏡中花水中月。奇怪的是有關他的一些故事都變成了大眾的心靈雞湯,不少人還喝得美滋滋,中國的公知們功莫大焉。

就在“重型獵鷹”首飛的第二天,在美國商業空間會議(Annual Commercial Space Conference from February 7-8, 2018)上的一些專家尖銳指出:這輛重型車輛(指重型獵鷹)似乎太小,無法運送乘員或將大件貨物運送到深空;與此同時,為今天這一代小型衛星服務似乎又太大了。

這段評論確實擊中了“重型獵鷹”的軟肋。我在前文中也反覆強調,“重型獵鷹”根本無力擔當起未來深空探索的重擔,它不能為重登月球和火星之旅作出任何有價值的貢獻。這一點實際上也為馬斯克最近的表態所證實。

去年秋天,馬斯克公布了重型獵鷹的替代計劃——BFR(Big Falcon Rocket)。馬斯克說,SpaceX的所有資源都將投入到BFR的研製過程中,接着在佛羅里達州他再一次表示,公司決定放棄重型獵鷹的載人計劃,會將這些任務轉移到BFR。原定在2018年的某個時候使用重型獵鷹發送兩名付費遊客去繞月軌道的計劃已被取消。

重型獵鷹用作一般衛星發射又太大了一點。近年來,電子技術的飛速發展使得衛星越做越小,衛星發射市場需求已經發生了很大的變化,大型重載衛星的發射任務明顯減少。商業衛星運營商越來越追求通信和遙感衛星小型化。五角大樓和國家安全部門的客戶也擔心,數十億美元的大型衛星將面臨中俄攻擊的潛在威脅。美國戰略司令部負責人約翰·海登說,我不會支持購買多用途的大型衛星。在過去的幾年裡,五角大樓只發射了一兩顆超重的衛星。重型獵鷹又能去哪裡找合適它的市場?

“重型獵鷹”就像一個三流大學剛畢業的大學生,高不成低不就,在航天領域進退兩難處於十分尷尬的境地。就這樣一枚火箭,卻在中國國內出盡了風頭,在這一點上,馬斯點確實創造了奇蹟。難怪國外有人評論,SpaceX是三流的技術,二流的財務,一流的公關。

一個企業,無論私企國企,沒有長期基礎研究的投入,沒有過硬的技術,它就不可能有真正意義上的創新。靠一流公關炮製出來的創新其實與忽悠僅隔一層紙,這種創新不要也罷。如果說一定要在“重型獵鷹”首飛中找到什麼經驗教訓的話,那就是中國的航天業界更應堅持自己的道路,練好內功、夯實基礎,打造出有中國特色的大推力液氧煤油和液氧液氫火箭引擎。祝願中國航天人砥礪奮進、行穩致遠,為人類的深空探測作出貢獻。


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    土共發動機技術比他強, 捆綁技術也很熟悉, 不肯打雞血而已  /無內容 - 香椿樹1 02/17/18 (187)
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