轉(zhuǎn)場中的“火神”火箭。
當(dāng)?shù)貢r間1月8日，美國聯(lián)合發(fā)射聯(lián)盟公司（ULA）的“火神”火箭，從佛羅里達州卡納維拉爾角太空軍基地發(fā)射升空，并將載荷送入預(yù)定軌道，完成首次飛行任務(wù)。
聯(lián)合發(fā)射聯(lián)盟公司是美國老牌火箭制造商，名下的“德爾塔”和“宇宙神”系列火箭在本世紀前15年，占據(jù)美國航天發(fā)射市場大部分份額。2015年，美太空探索技術(shù)公司推出可重復(fù)使用的“獵鷹9號”火箭，以低廉的市場報價給美國航天發(fā)射市場帶來較大沖擊。研制一型在技術(shù)和成本上具有相當(dāng)競爭力的運載火箭，成為美國聯(lián)合發(fā)射聯(lián)盟公司的當(dāng)務(wù)之急。這也是“火神”火箭的研發(fā)初衷。由于種種原因，該火箭在推遲5年后才完成首飛。
關(guān)鍵技術(shù)未突破
此次發(fā)射的“火神”火箭為兩級半結(jié)構(gòu)，芯一級裝配2臺BE-4液氧甲烷發(fā)動機，二級采用“半人馬座”5上面級，裝配2臺RL-10C氫氧發(fā)動機，助推器采用GEM-63XL固體助推器，全箭高61.6米，芯級直徑5.4米，近地軌道最大運載能力25.8噸。從火箭方案看，芯一級、二級和助推器分別來自3家承包商，采用不同動力結(jié)構(gòu)。多家生產(chǎn)商之間的進度協(xié)調(diào)、產(chǎn)品研發(fā)的高度不確定性，是導(dǎo)致“火神”火箭首飛推遲5年的主要原因。這與主要部件均使用自主研制產(chǎn)品的“獵鷹9號”火箭存在差距。
“火神”火箭首飛成功后，外界發(fā)現(xiàn)其并未使用此前宣傳的智能重復(fù)使用技術(shù)（SMART）和集成流體管理技術(shù)（IVF）兩大智能技術(shù)。智能重復(fù)使用技術(shù)用于回收芯一級發(fā)動機和電氣設(shè)備，從而將芯一級成本降低65%；集成流體管理技術(shù)是研制高性能、低成本上面級的核心技術(shù)，能夠大幅增加火箭執(zhí)行長周期任務(wù)的適應(yīng)性。在競爭激烈的商業(yè)航天發(fā)射市場上，只有實現(xiàn)低成本運營，聯(lián)合發(fā)射聯(lián)盟公司才能擁有與私營航天公司競爭的實力。
發(fā)動機來源存隱憂
“火神”火箭一大技術(shù)亮點，是芯一級采用液氧甲烷推進劑。在傳統(tǒng)運載火箭設(shè)計過程中，由于甲烷的密度不及煤油、比沖不及液氫，因此極少被用作火箭推進劑。近年來，隨著可重復(fù)使用火箭技術(shù)迅速發(fā)展，液氧甲烷推進劑以價格便宜、不易結(jié)焦等優(yōu)點越來越受到業(yè)內(nèi)人士的青睞。
目前，美太空探索技術(shù)公司的“超重-星艦”、聯(lián)合發(fā)射聯(lián)盟公司的“火神”火箭和藍色起源公司的“新格倫”火箭，均采用液氧甲烷推進劑。如果考慮到未來航班化運輸和星際航行對推進劑的要求，采用液氧甲烷推進劑的火箭將擁有廣闊的應(yīng)用前景。聯(lián)合發(fā)射聯(lián)盟公司顯然看到、并希望抓住這一機遇。值得注意的是，“火神”火箭采用的液氧甲烷發(fā)動機由藍色起源公司生產(chǎn)，并與該公司的“新格倫”火箭形成競爭關(guān)系。未來，隨著“新格倫”火箭走向市場， “火神”火箭能否順利從藍色起源公司繼續(xù)獲得發(fā)動機，尚未可知。
市場占有率待提高
根據(jù)計劃，“火神”火箭在2024年共安排6次發(fā)射，包括4次“高價值”任務(wù)。2025年，“火神”火箭的發(fā)射次數(shù)將增至28次。雖然與太空探索技術(shù)公司年均過百的發(fā)射次數(shù)存在較大差距，但這是“火神”火箭進入市場的標(biāo)志。在航天發(fā)射市場上，只有達到一定的任務(wù)量，才能實現(xiàn)火箭成本控制。據(jù)估算，美國聯(lián)合發(fā)射聯(lián)盟公司的年發(fā)射次數(shù)只有達到10至20次后，單發(fā)“火神”火箭的發(fā)射價格才能降至1.1億美元，具備與美太空探索技術(shù)公司“重型獵鷹”火箭競爭的資格。
有意思的是，由于擔(dān)憂美太空探索技術(shù)公司壟斷市場后坐地起價，美國軍方有意培植其競爭對手，在分配發(fā)射合同時，有意偏向聯(lián)合發(fā)射聯(lián)盟公司。同時，亞馬遜公司計劃組建低軌衛(wèi)星星座與“星鏈”系統(tǒng)展開競爭，“火神”火箭是其選中的載具之一。由此看來，如果發(fā)展順利，“火神”火箭在未來或?qū)碛幸欢ǖ陌l(fā)展空間。（少謀）