2018年伊始，國際航天發(fā)射領(lǐng)域就迎來了多次重大事件。

　　2018年伊始，國際航天發(fā)射領(lǐng)域就迎來了多次重大事件。僅不到1周的時間，世界上最小的運(yùn)載火箭——日本宇宙航空研究開發(fā)機(jī)構(gòu)的SS-520和世界上現(xiàn)役能力最強(qiáng)的運(yùn)載火箭——美國 SpaceX公司的獵鷹重型火箭相繼發(fā)射成功。與此同時，美國火箭實(shí)驗(yàn)室公司也在新西蘭成功發(fā)射電子小型運(yùn)載火箭。這些“大大小小”的運(yùn)載火箭各自有何優(yōu)勢和使命?是否預(yù)示著航天發(fā)射服務(wù)正朝著多樣化發(fā)展?

　　靈活機(jī)動的微小型火箭

　　▲ 電子小型運(yùn)載火箭

　　根據(jù)蘇聯(lián)航天先驅(qū)齊奧爾科夫斯基提出的火箭方程，運(yùn)載火箭的推進(jìn)劑所占的比重越大，火箭的加速能力就越強(qiáng)。

　　由于火箭的結(jié)構(gòu)、控制、電氣等裝置要占據(jù)一些重量，這就導(dǎo)致火箭越大，其推進(jìn)劑的比例越容易做得更高，能力也就越強(qiáng)，可運(yùn)送的有效載荷占火箭起飛重量的比例就越高。從這個角度講，火箭越小，越不容易得到較高的運(yùn)載系數(shù)。

　　然而，近年來，隨著微納衛(wèi)星的發(fā)展，對小型運(yùn)載火箭的需求越來越旺盛。這一方面是由于隨著電子技術(shù)的發(fā)展，衛(wèi)星的部組件功能越來越強(qiáng)大，以前需要大衛(wèi)星才能完成的功能，現(xiàn)在由微納衛(wèi)星就有可能實(shí)現(xiàn);另一方面是由于微納衛(wèi)星的功能和用途越來越廣泛，因此也逐漸對其需要進(jìn)入的軌道提出了越來越多的要求。

　　過去，微納衛(wèi)星功能不強(qiáng)，主要是為了完成一些教學(xué)、小規(guī)模的科研和技術(shù)驗(yàn)證任務(wù)，由于沒有合適其大小的運(yùn)載火箭，而單獨(dú)為這樣的小衛(wèi)星使用大型運(yùn)載火箭又不劃算，因此小衛(wèi)星通常采用搭載方式發(fā)射。

　　在這種情況下，發(fā)射服務(wù)提供方優(yōu)先考慮的是運(yùn)載火箭的主載荷對軌道的需求，并且搭載載荷的尺寸、安全性等方面都不能影響到主載荷，所以就給搭載發(fā)射的微納衛(wèi)星提出了很多限制。

　　更為重要的是，整個發(fā)射業(yè)務(wù)的周期是由火箭的主載荷來決定的，搭載的衛(wèi)星沒有太多的選擇余地，如果跟不上進(jìn)度，只能放棄這次搭載機(jī)會，如果主載荷出現(xiàn)拖延也只能等著。所有這些正反面的因素催生了市場對微小型運(yùn)載火箭的需求。

　　然而，從目前來看，已經(jīng)成功發(fā)射的SS-520、“電子”等小型運(yùn)載火箭雖然能滿足微納衛(wèi)星對發(fā)射周期、軌道等方面的要求，但由于它們的運(yùn)載系數(shù)較低，導(dǎo)致其單位質(zhì)量的發(fā)射成本高于搭載方式的成本。

　　也許，未來會出現(xiàn)“搭載發(fā)射為主，微小型火箭補(bǔ)充”的態(tài)勢。不過隨著未來微納衛(wèi)星的蓬勃發(fā)展，發(fā)射機(jī)會的絕對數(shù)量必然會逐漸增加。

　　“大家伙”的大擔(dān)當(dāng)

　　▲ “獵鷹重型”火箭

　　采用27臺發(fā)動機(jī)并聯(lián)、技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)極大的“獵鷹重型”在其首次試飛中就取得成功，在不回收的工作模式下，其低軌道運(yùn)載能力超過63噸，成為目前人類現(xiàn)役運(yùn)載火箭中的“最強(qiáng)者”。

　　實(shí)際上，從阿波羅計(jì)劃結(jié)束至今，低軌道運(yùn)載能力在20噸量級的各航天大國主力運(yùn)載火箭已經(jīng)能滿足近幾十年來航天活動的所有需求。

　　然而，隨著美國將載人登陸火星作為其航天活動的長期戰(zhàn)略目標(biāo)，并且有可能將重返月球作為其重要的中間步驟，而俄羅斯、中國等航天大國也提出了相關(guān)方面的設(shè)想或需求，并最終有可能落實(shí)為實(shí)際的計(jì)劃，這就使得重型火箭的發(fā)展再次進(jìn)入人們的視野。

　　對于載人登月這樣的目標(biāo)，需要近地軌道運(yùn)載能力100噸以上的重型運(yùn)載火箭，甚至需要這樣的火箭發(fā)射兩次才能完成一次登月任務(wù)。

　　近地軌道運(yùn)載能力在60噸量級的“獵鷹重型”運(yùn)載火箭還滿足不了這樣的需求，只能將龍飛船這樣的載荷送到奔月軌道，而這樣大小的飛船由于機(jī)動能力不足，無法從奔月軌道制動進(jìn)入繞月軌道，因此只能采用自由返回軌道，繞月球一圈即回來。

　　因此，在載人登月乃至登陸火星這樣的應(yīng)用領(lǐng)域，“獵鷹重型”更大的意義在于對大量并聯(lián)發(fā)動機(jī)帶來的各種問題進(jìn)行探索，為未來更大的大型獵鷹火箭進(jìn)行技術(shù)積累。

　　但除了載人登月之外，“獵鷹重型”還是有非常好應(yīng)用前景的。例如數(shù)量極多的低軌或高軌衛(wèi)星星座的建設(shè)，“獵鷹重型”可以用一次發(fā)射就將一個軌道面的全部衛(wèi)星發(fā)射入軌，36次發(fā)射就可完成1個超大型衛(wèi)星星座的部署，且每顆衛(wèi)星的質(zhì)量還不低。

　　另一個非常有希望的領(lǐng)域就是深空探測。目前，受火箭的運(yùn)載能力限制，很多深空探測器不得不采用迂回前進(jìn)的方式。例如，“卡西尼號”需要先飛往金星，借助金星、地球等的引力加速，才能飛往其目的地——土星。

　　如果采用“獵鷹重型”就有可能將類似的探測器直接送到飛往目的地的軌道，不但節(jié)省很多時間，探測器的設(shè)計(jì)也可以在很大程度上簡化。