2014年12月5日，美國成功測試了“獵戶座”太空飛船，這是1972年12月阿波羅17號進(jìn)行最后一次載人登月后，首個外層空間載人探索計劃。美國已經(jīng)將軌道運輸?shù)热蝿?wù)交給更具“經(jīng)濟(jì)性”的私營公司，官方集中精力于技術(shù)更復(fù)雜的挑戰(zhàn)，以官民兩線出擊的方式開啟了人類歷史上第二次“太空競賽”。
承擔(dān)此次獵戶座發(fā)射任務(wù)的是聯(lián)合發(fā)射聯(lián)盟(ULA)的“德爾塔-4”重型火箭，是迄今為止唯一全部采用氫氧發(fā)動機(jī)的火箭，其RS-68發(fā)動機(jī)真空推力344噸。相比之下，中國現(xiàn)役的YF-73、YF-75兩種氫氧發(fā)動機(jī)，最大推力只有5噸和8噸，正在研制中長征5號使用的YF-77發(fā)動機(jī)最大真空推力也只有50噸。
采用氫氧發(fā)動機(jī)火箭燃料質(zhì)量最輕，比沖強勁、容易調(diào)節(jié)，而且較為環(huán)保，目前只有美國、俄羅斯、中國、法國、日本和印度擁有該項技術(shù)。以嫦娥三號探月工程為例，多窗口、窄寬度發(fā)射和高精度入軌的要求，只有可重復(fù)啟動、單位比沖高的氫氧發(fā)動機(jī)才能完成。而且，發(fā)動機(jī)單位質(zhì)量燃料產(chǎn)生的推力越大，也就意味著探測器可攜帶更多有效載荷。
中國新一代運載火箭長征五號預(yù)計2年之內(nèi)在海南發(fā)射場實現(xiàn)首飛。長征五號近地軌道運載能力25噸，地球同步轉(zhuǎn)移軌道運載能力14噸，是現(xiàn)役的長征系列運載火箭最大運載能力的兩倍左右，主要用于發(fā)射大噸位的近地軌道航天器，如空間站、大型低軌遙感衛(wèi)星等。國產(chǎn)重型運載火箭（傳說中的長征九號）計劃在2030年左右實現(xiàn)首次飛行，前提是順利突破大推力發(fā)動機(jī)等技術(shù)難題。從某種意義上說，當(dāng)前中美火箭發(fā)展的路線完全相反。美國是利用成熟技術(shù)、按照盡可能經(jīng)濟(jì)的原則在短時間內(nèi)“攢”出一系列火箭。中國則是通過幾個重點型號，推動國產(chǎn)火箭發(fā)動機(jī)技術(shù)的發(fā)展，在成本上有著天然劣勢。
“獵戶座”飛船首次升空
承擔(dān)此次獵戶座發(fā)射任務(wù)的聯(lián)合發(fā)射聯(lián)盟是波音公司(Boeing)與洛克希德-馬丁公司(Lockheed Martin)聯(lián)手成立的一家大型合資企業(yè)，該公司的主要業(yè)務(wù)是承接美國聯(lián)邦政府的合同，并負(fù)責(zé)將諸如GPS衛(wèi)星等設(shè)備發(fā)射進(jìn)入太空軌道。在航天發(fā)射領(lǐng)域，軌道科學(xué)公司和太空探索技術(shù)公司兩個美國私企實力也十分強勁，在國際商業(yè)發(fā)射領(lǐng)域給中國的長征系列火箭帶來了不小的壓力。
上次爆炸的“安塔瑞斯”火箭和“天鵝座”飛船由軌道科學(xué)公司研制，用于向國際空間站運送貨物。為了降低成本，安塔瑞斯火箭的第一級使用的是Aerojet Rocketdyne公司提供的AJ-26發(fā)動機(jī)。這些發(fā)動機(jī)是上世紀(jì)60年代前由當(dāng)時的蘇聯(lián)制造的，后來被進(jìn)口到美國，翻新之后用在了安塔瑞斯火箭上。這次的事故很可能就是這些蘇聯(lián)發(fā)動機(jī)老化問題引起的。軌道科學(xué)公司一直在尋找替代產(chǎn)品，今年4月份軌道科學(xué)公司宣布與阿連特技術(shù)系統(tǒng)公司合并，由阿連特為“安塔瑞斯”中型火箭提供第一級發(fā)動機(jī)。
另外一家私營航天企業(yè)太空探索技術(shù)公司（SpaceX），由著名的“鋼鐵俠”埃隆·馬斯克（Elon Musk）創(chuàng)立，設(shè)計制造的龍式飛船（Dragon）和獵鷹9號火箭（Falcon 9）已為NASA執(zhí)行3次貨運任務(wù)，沒有出現(xiàn)意外情況。SpaceX獲得了來自NASA的26億美元訂單，將美國航天員送至國際空間站 (ISS)，而其競爭對手波音的報價高達(dá)42億美元。SpaceX以善于控制成本著稱，其商業(yè)發(fā)射報價比長城公司還低10%以上，但這并不是使用老舊成熟技術(shù)的緣故，“鋼鐵俠”的小伙伴們在技術(shù)上同樣很出色。
SpaceX的首個載人航天飛船——第二代龍飛船，一次能搭載七名機(jī)組成員，可以垂直降落，有望于2016年正式執(zhí)行運送宇航員往返國際空間站的任務(wù)。SpaceX還計劃在2020年前研制出LEO運力達(dá)到75噸運載火箭，用于探月等需要大運力的宇航任務(wù)。如果有實際的商業(yè)需求，SpaceX很可能成為繼NASA之后第二個將人類送上月球的組織，這無疑將使“登月壯舉”的象征意義大打折扣。
更為瘋狂的是，埃隆·馬斯克表示，無論NASA的火星探測成果如何，他的SpaceX太空船將于2026年將人類帶上火星。這番言論也許有些自大，但從這個想死在火星上的“狂人”嘴里說出來，可不能小覷。保守一點估計，即使SpaceX無力單獨完成此番壯舉，至少可以給NASA提供一些備選方案。
此番由美國開啟的太空競賽，雖然沒有當(dāng)年蘇聯(lián)那樣實力相當(dāng)?shù)膶κ指M(jìn)，但也不乏響應(yīng)者。歐盟、俄羅斯、日本、印度等陸續(xù)公布了大推力火箭，登月，深空探測等計劃，都想在力所能及的范圍內(nèi)有所斬獲，這無疑給中國航天帶來了一些壓力。想必在星辰大海的征途中，一定會很熱鬧。
北緯40°作者賜稿 文 | 東風(fēng)
轉(zhuǎn)載請注明：北緯40° » 美國開啟第二次太空競賽 中國航天面臨多重壓力
