“重型猎鹰”是否会让SpaceX学“做人”？
曾经有一所学校，学生们原本过着平凡而幸福的生活……直到有一天校长突然下令：封校！——从即日起，所有学生不得出校就餐消费，一切生活消费都必须在校内店铺。这一天到了饭点，涌入食堂学生们惊讶地发现，校内食堂的各个铺子，无论是沙县小吃还是石锅拌饭，价格都由原本的十几、二十，经由“合理调整”，变成了168、198售价的“套餐”……就连你想吃个烧饼对付过去，却都只能看到“生态有机面粉经过X小时自然发酵，并手工醒面，采用先进技术烘焙”出来的精品“韩风大饼”——原价99.99，酬宾期间优惠价49.9！
原来，是承包食堂的那些商户联合起来成了一个“学校伙食联盟”，经过对校长反复的游说后，并最获得了一纸封校令。
虽然大涨价，可饭还是得吃的。但这段时间学生们家里似乎遇到了经济困难，削减了每月的生活费。而且这笔生活费平时又是交给校长保管，定期按照批次发放……不得已之下，有经济头脑的学生们找到了学校理发店里负责扫地的小二，集资给了他一笔钱作为本金，并再未经过父母许可的情况下把祖传的厨艺秘籍私相授受，让小二去承包下一个铺位卖廉价饭菜满足一时之需。
别看小二以前只是打杂，商业头脑却也着实不差。他抓住了机会盘下了个铺位，并瞅准了学生们的喜好，主打日常最对口的家常菜肴，并充分运用营销理念在学生中培养了一堆脑残粉帮他进行病毒式营销。甚至别出心裁搞了厨房透明式操作，满足一些顾客的猎奇心理……
最终，小二变成了大老板，他的摊位成了学校食堂里人气最旺的地方。
没看懂这个故事？那么容小编解释一下：
下令封校的校长和校董 = 美国国会
贿赂校董搞出封校令独揽市场的食堂承包户 = 航天发射联盟（ULA）
学生的家长 = 美国的纳税人
烹饪秘籍 = 冷战期间，NASA利用纳税人资金开发和积累的大量技术
而不甘被高价饭菜敲诈的学生，则象征着NASA以及其当前的处境。至于理发店里那位勤奋的前小二，毫无疑问就是马斯克！
这一切的一切，构成了美利坚合众国那奇葩、诡异的航天市场——这是一个不可复制，也没必要复制的故事。没错，它是成功的典范，商海的传奇。但如果一定要说它有“鸡汤”价值，那也只限于在美国这样一个不正常的市场环境内。
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“重型猎鹰”火箭执行任务飞行时的效果图猎鹰9 + 猎鹰9 + 猎鹰9 = 重型猎鹰？
2016年1月17日，虽挟1个月前首次实现箭体垂直降落之威，SpaceX却无法重复其成功。当天，在顺利将Jason-3海洋观测卫星送上轨道之后，试图在海上机动平台着陆点降落的一子级回收部分再度上演支撑腿锁定机构故障的覆辙，重重拍在平台上爆炸解体。
当然，和以往失败的那些试验一样，这次依然不会对其后续计划产生大的影响。
虽然开局不利，但对于SpaceX而言，2016将是自其成立以来最重要的一年。因为在今年，其首枚重型空间载具“重型猎鹰”（Falcon Heavy），将进行首飞。而同样的，今年对于中国航天的意义亦然，因为我国航天体系内至关重要的“长征5”和“长征7”火箭，也要进行首飞。
所谓“重型猎鹰”，本质上是SpaceX设计火箭玩弄“堆砌”概念的直接体现。该项目启动已有数年，计划于今年进行首次发射。尽管整个项目已是箭在弦上，但令人惊讶的是，这款火箭迄今为止都未生产过用于进行试射前测试和台架训练的“合练箭”。也不知是SpaceX“心大”，还是别有所图。
除了公司方面不急不缓的态度令人费解外，要搞清楚“重型猎鹰”的准确性能似乎同样是一大困难。
根据现有信息，“重型猎鹰”的一子级与v1.2版本“猎鹰9”（也就是回收复用型，以下简称F9-R）完全相同，助推器则是在火箭两侧则捆绑同样的F9-R第一子级部分。正如上文所说的“堆砌”，所谓“重型猎鹰”简单理解就是F9-R×3——发射阶段依靠总共27台梅林1D发动机推送一个上面级进入轨道。
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“重型猎鹰”并联模式。可见其引擎布局已不再是1.0版本的矩形九宫格模式，而是有中置的环状布局 看着有点脑洞大开的感觉是么？那么接下来的信息将更令人疑惑：
首先，在SpaceX官网（SpaceX.com）上给出的“重型猎鹰”起飞推力，比27台梅林1D海平面推力的总和多出不少。
其次，“重型猎鹰”的低地球轨道（LEO）酬载也同样令人费解。根据官网信息，F9-R的LEO酬载为13.15吨，“重型猎鹰”的二子级和F9-R的二子级通用，照理则其LEO酬载应当小于3枚F9-R的酬载总和——也就是39吨（实际上，按照经验估算，应该在30吨左右）。但是SpaceX给出的LEO酬载数据却是令人震惊的53吨，堪称奇迹。
最后，在上一个奇迹基础上更令人抓狂的是，SpaceX近期公布的酬载数据显示，“重型猎鹰”的同步转移轨道运载能力居然只有区区12吨！不仅远低于之前曾经公布的19吨、15吨等数据，甚至低于LEO酬载仅有23吨的“长征5”火箭。根据最新的信息，在安装上二子级后，“长征5”的地球同步转移轨道（GTO）酬载超过13吨。
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横放在SpaceX车间内的3具“猎鹰9”燃料、氧化剂槽部件。此摆放方式颇有几分“重型猎鹰”的雏形SpaceX是在吹牛么，或者是其真的掌握了什么“黑科技”？根据笔者的经验，问题可能就在于我们太严谨。上面这些可能只是马斯克的营销团队在玩春秋笔法，亦如其团队此前不断吹嘘能极大地提高近地轨道运载能力的Cross-Feed技术，但最近却宣布放弃等等。其一贯善于用此类勾当制造话题，在项目空窗期内继续引起外界关注和争议，以便不断在资本市场内刷存在感。 27发并联——N1再世，还是独辟蹊径？
正因为“重型猎鹰”迄今的公开信息是如此混乱和自相矛盾，也就导致我们很难对其性能进行定量而且准确的分析，而只能做出一个粗略的预测。尽管目前对于其技术细节尚难做出准确的分析，然而基于火箭相关的常识和经验，笔者可以肯定地说：
在SpaceX推进“重型猎鹰”项目前进的路上，有一个足以埋葬整个项目的大坑——起飞阶段发动机过多。由于其起飞阶段将有多达27台梅林1D发动机共同工作，从而使其遭遇发动机故障的概率大幅度增加。而就在40多年前正是同样的缺点，彻彻底底的坑死了著名的N1火箭，也葬送了整个苏联登月项目。
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美苏登月竞赛登场选手：土星5（左）/N1（右），五台F1发动机推动土星5起飞、奔向月球，30台NK33坑死了N1、变成人类历史上最壮观的烟花根据概率论基本原则，并联工作的发动机数量越多，出现发动机故障的概率就越大。飞行中的运载火箭、一旦出现了单台或者多台发动机故障，就会面临推力不足/推力不平衡等问题，有可能导致任务失败。基于这个考虑，自从N1火箭含恨而终之后，全世界航天界形成了一个不成文的共识：一子级＋助推级发动机的总数必须严格限制，切不可超过10台。
以长征系列火箭为例，长征2E/F、长征3B都是8台发动机，而长征5则是10台，已经达到了安全数量的上限。
也许有人会提出反对意见——错！苏联解体前开发的“能源”超级火箭，你数数尾喷管数量，助推器＋一子级明明安装了20台发动机……
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对“能源”超级火箭发动机数量的判定，是航天爱好者群体内一个较为普遍的误解。该火箭连同两侧助推器一起，实际仅8台发动机。造成其配备20台引擎之谬的原因，乃是两侧助推器的单发多喷管设计 实际上，这是一个可以容忍的误解：“能源”的四台助推器使用的是RD170发动机，因为苏联没有解决液氧煤油燃料的单燃烧室超大推力稳定燃烧问题，采用了独特的四喷管结构——四个燃烧室、四个喷管构成一台发动机。所以“能源”在起飞阶段是4台RD170＋4台RD0120，总共8台发动机，依然遵守这一原则。
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矗立在发射架上巨大的“能源”号火箭，其作为暴风雪航天飞机的升空用载具构筑，曾经发射过注明的“极地”号太空极光武器系统，自苏联解体后惨遭到废弃那么，多发构造的火箭，在任务过程中一旦出现发动机故障问题，能有什么补救措施呢？一般来说，设计师通过设计时预留的冗余推力，加上操控系统补偿性关机的办法解决——当某台发动机故障不得不紧急关机时，系统可按照预设好的推力平衡方案，补偿性关闭其它对应位置的发动机，以便维持推力平衡。
由于火箭设计时均考虑预留冗余推力，所以一般来说火箭仍可以正常飞行。故从理论上来说，“重型猎鹰”在起飞阶段有多达27台发动机并联工作、起飞推重比1.49（普通的运载火箭通常为1.25-1.35），看起来是可以轻松应对这种麻烦的。
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2011年4月，SpaceX首次公布“重型猎鹰”时，对着模型猛拍的记者们但是，这种乐观的分析结果是建立在故障发动机紧急关机后不会波及相邻发动机这个前提下的。事实真的有这么美好吗？答案显然是否定的。
液体火箭发动机为了追求高比冲、大推力、极高的推重比，所有零部件都是工作在极限状态下。当发动机出现故障需要紧急关机，就意味着出现了“原因不明的损伤”，特别是燃气发生器循环/高压补燃循环发动机，高速旋转的涡轮泵等运动部件出现损坏的可能性很大。这个时候，最糟糕的结局是零部件碎片击穿了相邻的发动机……“轰”的一声，一个超大号烟花就这么诞生了，金锣大仙也救不会来。前苏联N1火箭就多次上演过这一幕。
纵然故障没有导致最糟糕的结局，发动机零件碎片没有当场引爆火箭，就一定万事大吉、高枕无忧？答案也是否定的。
虽然现在的控制系统的运算能力、反应速度，均比N1那个时代提升了至少一个数量级，但是紧急关机指令的执行者——燃料泵——对指令的响应速度并无革命性的提高。所以，一旦故障发生，发动机哪怕只用了0.1秒切断燃料供应（这个假设已经很乐观了），以梅林1D的燃料消耗率、那也是20多公斤液氧和煤油，而这些燃料足以在受损的发动机制造出后果难测的大麻烦了！
所以，只要飞行中火箭发动机出现了故障，即便紧急关机成功，后果依然是不可预测和不可控的。就SpaceX来说，“猎鹰9”在任务中遭遇过尾喷管破裂故障，所幸该发动机被及时关闭、避免了灾难性事故，任务最终磕磕绊绊地完成了，可谓福星高照。但是，万一破损的尾喷管泄露的高温高压燃气、影响了相邻发动机呢？如果破损的不是尾喷管、而是燃气涡轮叶片呢？还有很多其他“万一”，凡此种种、不一而足……一枚商业用途的火箭，总不能把可靠性寄托于好运气吧！
经过上述分析，结论很明确：N1火箭屡射屡炸的悲惨结局，给全世界航天工程师留下深刻的教训——在运载火箭上并联太多的发动机是个普遍公认的馊主意。这个教训到了今天依然没有过时，成了摆在“重型猎鹰”项目前面的头号大坑，而且深不见底。
唱衰完毕。现在我们来谈谈SpaceX的优势。
和悲剧的N1相比，“重型猎鹰”也存在躲过这个坑的有利条件。这主要基于梅林发动机和导致N1悲剧的NK33引擎的差异。和梅林1D相比，NK33是高压补燃循环，涡轮泵功率更大、燃烧室压力更大（2151psi），它的涡轮泵工况也远比燃气发生器循环极端、苛刻。而NK33和梅林发动机一样，也是把减重做到了极致（推重比137，高压补燃循环液氧煤油发动机减重纪录的保持者）。故其的可靠性不如结构更加精简切工况简单的梅林发动机。
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NK33，世界上第一种投入使用的高压补燃循环液氧煤油火箭发动机综上所述，“重型猎鹰”虽然面临巨大考验，却也有一定的概率能够避免重蹈N1的覆辙。
事实上，作为资深航天爱好者，笔者对SpaceX的这次探索充满期待——
试想，如果真的突破了N1火箭的悲剧留给业界的魔咒，难道不会给运载火箭研发开辟崭新的局面创造无限的可能？各位不妨想想看，如果能够把27台国产的YF100引擎并联在一起，则其总推力就将达到惊人的3240吨，完全可以托起一枚起飞质量超过2500吨的超级大火箭。这样一枚巨物，将能执行多么宏大的航天发射任务？不需要研制单台推力超过400吨乃至800吨的怪物级火箭发动机，就可以造出新一代大火箭，能节约多少时间和资金？
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发射起飞状态的“德尔塔4”重型火箭。其是美国航天市场目前能使用的最重型运载火箭因为知道死活好歹，所以人也就难免瞻前顾后表现出悲观态度。但是，对于“重型猎鹰”这堪称疯狂＋奇葩的设计方案，笔者更愿意保持一种乐观其成、谨慎观望的态度。
不管前面是地雷阵还是万丈深渊，既然有人愿意勇往直前、义无反顾、鞠躬尽瘁，以求死而后已——那么我们这些潜在受益人都应该说一句“谢谢”。对于黑锅和送死统统揽下的人，我们理应表示敬意。
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