美國東部時間6日下午3點45分，Space X旗下的新型火箭，也是現役運力最強火箭——“重型獵鷹”（Falcon Heavy）火箭首飛成功，創造了數個“之最”和“第一次”。

最強運力的現役火箭：“重型獵鷹”的運載能力，在世界各國的現役火箭中是最強的，一次能將63噸的物資送入近地軌道，是中國“長征5號”的兩倍。

最經濟的運載火箭：“重型獵鷹”的發射費用在9000萬美元左右，比Delta4號重型火箭低20%左右。其中一個重要原因是，重型獵鷹”的第一級火箭助推器全部可以回收利用，極大降低了火箭的使用成本。

第一輛上太空的跑車：馬斯克把此次發射視作一次寶貴的廣告宣傳機會，將自己的櫻桃紅特斯拉跑車裝到了火箭上，跑車里還坐了一名身穿太空服的假人。

關于此次“重型獵鷹”的發射過程，網上已經有太多的報道，國際電子商情來扒一扒這家全球最大火箭發射供應商——Space X的發展歷程以及“重型獵鷹”的關鍵零部件。

提到Space X，不得不提他們的創始人馬斯克。人們更多地是因為特斯拉電動跑車而知道這個科技瘋子，但馬斯克涉獵極廣，心里有一個飛天夢。馬斯克非常癡迷科幻小說，在隨同升空的紅色特斯拉車內，就帶有一套微縮版本的阿西莫夫著名科幻小說——《基地》三部曲。

于是在2002年6月，馬斯克成立了今天成功發射了“獵鷹重型”超級火箭的SpaceX宇航公司。公開資料顯示，馬斯克起初并沒有得到過任何美國官方機構的幫助，他從一開始走的就是純粹的商業路線：起初先是想從歐洲和俄國人那里買個廉價火箭用，但后來發現對方要價都太高，于是他便成立了Space X公司自己做火箭，而且他還要做完全可以商業化推廣、價格親民、成本低廉的“火箭”，要讓更多的人可以實現探索宇宙的夢想。

然而造火箭畢竟不同于造電動車，更別提這是一家由商業公司發展的商業太空飛行項目。在造火箭的路上，Space X經歷了核心零部件研制困難、測試爆炸等問題，從項目提出，重型獵鷹就不斷遭到以ULA為代表的同行的冷嘲熱諷，馬斯克更是遭受了他心目中的美國英雄尼爾.阿姆斯特朗、尤金.賽爾南的堅決反對。在一次訪談當中，當主持人問到“當你心目中的英雄們也在你前行的路上扔石頭的時候，你心里什么感想”，馬斯克熱淚盈眶，表示心里非常難受…但馬斯克提到，他永遠不會放棄，除非他被困住或死去。正是他的堅持，才造就了今天“重型獵鷹”（Falcon Heavy）火箭的首飛成功。

圖：馬斯克遭受心目中英雄的冷嘲熱諷，熱淚盈眶

遭技術封鎖、遇測試爆炸 核心零部件的辛酸研發路

眾所周知，發動機是決定運載火箭性能的最關鍵因素，也是決定一枚火箭的基礎。沒有合適的發動機，就不存在火箭。因為運載火箭幾乎就是圍繞著發動機來進行設計的。重型獵鷹能夠首飛成功，其基礎正是不斷發展升級的梅林（Merlin，亦可譯為“灰背隼”）液氧煤油發動機。

“重型獵鷹”的三個助推器組成，每個助推器配備了9個梅林發動機，總計27個。在最中間的助推器實際上是一枚“獵鷹9號”，兩側是重復使用過的獵鷹9號。

火箭引擎可謂是Space X的短板，不但遭受到了其他企業以抬價的手段來技術封鎖，自身在研制上也狀況不斷，2017年華盛頓郵報還曾報道SpaceX的一枚火箭發動機在位于德克薩斯州麥格雷戈工廠進行測試時爆炸，讓引擎測試工作受阻。

Space X在引擎的困難在意料之中，作為一家2002年建立的美國商業航天公司，Spac eX既沒錢直接高價買到俄羅斯的高壓補燃循環液氧煤油發動機技術，也沒有足夠的技術團隊獨立進行高壓補燃液氧煤油發動機的研制，只好因地制宜做起了燃氣發生器的液氧煤油發動機，研制了最初的梅林1A發動機。

美國航天公司SpaceX的聯合創始人湯姆-穆勒（Tom Mueller）此前表示，梅林發動機是Space X完全自主研發而成的。在回憶SpaceX公司開發其招牌Merlin 發動機的過程時，穆勒詳細敘說了與那些效率低下、價格奇高的零部件供應商合作的沮喪之情。后來，SpaceX公司痛下決心從頭開始研制自己所需要的大多數零部件。“我們就像躲瘟疫一樣躲著太空供應商。”

但是，梅林發動機不可能完全由Space X自研完成，肯定有所借鑒。梅林發動機的設計源頭頗為駁雜，技術來源眾說紛紜。不過，美國的火箭發動機型號雖然繁復浩瀚，但萬變不離其宗，其技術傳承和演進是有一個較為明確的路線與參考的。

大致上，我們由于梅林引擎的針栓式噴嘴構造，將其視為阿波羅下降段引擎演進線上的產物。而且在其具體的設計思想上，明顯是參考了馬歇爾航天中心的Fastrac廉價發動機。

出身湯譜森-拉莫-伍爾德里奇公司的SpaceX的總工程師Tom Mueller，畢竟是在TR-106引擎（使用針栓式噴嘴，氫氧燃料）的開發過程中積累了豐富的經驗。在其投奔新東家后，適當借鑒參與過的項目，取其精華加以利用，實在也屬于情理之中的事情。而針栓式噴嘴的優點也非常的多。包括穩定性好、加工維護便宜、節流調速容易等。那么，在相關專利已經失效的前提下借鑒過來，也是合情合理的。

不過，盡管優點多多，針栓式噴嘴的固有缺點，卻也在梅林發動機的設計和制造過程中把整個團隊坑得不輕。

針栓式噴嘴構造對冷卻的要求很高，所以最初的梅林1A與1B，均不可避免的遇到了過熱的問題。由于梅林系列發動機在其開發初期堅持采用了可靠性和效率都很糟糕的燒蝕冷卻方式，所以發動機過熱燒穿的問題，一直團隊在早期面臨的最大挑戰。最早的獵鷹1型火箭，就屢屢在發動機的問題上吃癟。直到被搞煩了的SpaceX決定下大力氣部分推倒重來——從1C改進型開始，將發動機冷卻模式改為回熱冷卻式，徹底放棄燒灼冷卻模式，這才基本解決了過熱的問題。

此外，Merlin 1C Block II改進型發動機性能有了很大提高，海平面推力提高到56.7噸，比沖為275秒，真空比沖304秒，最重要的是它的重量只有653公斤，比增推前的Merlin 1C還輕了3公斤，因此推重比提高到96，這也是Merlin 1系列發動機首次在推重比上初現崢嶸。

圖：小巧的Merlin 1C發動機

新一代的Merlin 1D實現了脫胎換骨的飛越，這種發動機無論是設計還是性能都有了革命性的提高，而且本身還細分了多個升級的亞型號，性能不斷提高，讓Merlin發動機真正成為世界液體火箭發動機中的佼佼者。

上文提到針栓式噴注器容易實現深度節流，但從Merlin 1A到Merlin 1C Block II這些發動機實際上都沒有節流能力，直到Merlin 1D發動機才充分利用針栓式噴注器的天然優勢，實現了發動機節流功能。

梅林1C基本固定了當前經典版梅林引擎的所有特性。在其基礎上開發的1D，則是進一步的減重與優化設計。最終，在設計團隊的竭盡所能之下，其燃燒室壓力較之1C提高了近五分之二，接近100個標準大氣壓力，使得性能有了大幅的提高。

圖：Merlin 1D發動機

Merlin 1D發動機的推重比很高，但這還是包含推力矢量作動器的，而很多發動機統計時不包含這個部分，這樣的高性能實在令人高山仰止。事情還沒有結束，太空探索技術公司又升級研制了Merlin 1D+發動機，它的推力和推重比進一步提高，真空推力提高到約84噸，推重比達到了180，同時發動機燃燒時壓強進一步提高到10.8兆帕，比沖略有提高。使用Merlin 1D+發動機的型號被稱為獵鷹九號V1.1全推力版，這也是2015年12月首次發射，并成功實現陸上垂直降落回收的那種火箭。

縱觀美國航天界琳瑯滿目的火箭發動機貨架，比之更優秀的產品比比皆是。例如航天飛機的主發動機，大名鼎鼎的洛克達因產航天飛機主發動機（SSME）。其采用液氫液氧燃料、高壓補燃循環、可以重復使用，海平面比沖達366s、海平面推力約190噸。其性能不知甩開梅林1D幾條大街。

實際上，目前目前聲名大噪的獵鷹9號運載火箭的成功之處，就在于其采用了梅林這樣的“大路貨”。但是，Space X是一家典型的商業公司。它的宗旨是搶占市場，獲得業務，最終實現盈利。而不是設計和制造更棒更強的火箭，為航天事業做出貢獻。開發梅林系列發動機的基本要求就是廉價。即便是最新型的梅林1D，推算價格也僅百萬美元級別。與之相比，性能遠勝的SSME，其價格卻是以千萬計的。此外，不但是發動機本身的價格相差懸殊，采用煤油為燃料的梅林引擎與采用液氫為燃料的SSME，其使用成本也相差懸殊。

十年磨一劍 終成全球最大商業發射供應商

在美國，一個私人公司真能做火箭嗎？他哪兒來的人才呢？

這里就要提一下當年美國和前蘇聯的太空爭霸歷史了。我們都知道早在上世紀50-60年代，在我們新中國剛剛建立，工業化才剛剛起步時，美蘇兩大超級大國就已經開始用火箭把宇航員往太空中送了。其中在60年代末期，美國人甚至研發出了今天都還沒有任何國家能超越的“土星5號”超級重型火箭，其載荷比今天的“獵鷹重型號”還要多出近一倍，并成功把美國宇航員阿姆斯特朗等人送上了月球。

于是，這起步極早且早在半個世紀前就已經達到驚人高度的美國航天業，自然也給今天的美國培育了大量的航天人才以及可供民間企業使用的豐富航天資源。

而馬斯克也成為了 “前人種樹、后人乘涼”的受益者，在Space X于2002年成立后，他迅速網羅了一大批擁有豐富航天科技經驗的人才，比如他的副手湯姆·穆勒（Tom Mueller）。

說起來也有趣，這位穆勒先生原本是給美國官方的宇航局（NASA）打工的，在NASA的一家供應商擔任火箭引擎的工程師。然而，由于體制原因，他原本參與的一個“低成本火箭引擎”國家級項目被當時新上臺的美國總統小布什給“砍”了。結果這位動手能力極強，甚至能在自己家里就造出小型簡易火箭引擎的工程師，就這樣被馬斯克招攬了過去，成為了今天SpaceX公司的靈魂人物，為馬斯克的公司打造出了今天成功令“獵鷹重型”火箭升天的梅林引擎。

不過，羅馬也并不是一天建成的。在“獵鷹重型”成功的道路上，馬斯克和穆勒等人也付出了大量的心血乃至不少失敗的代價。尤其是馬斯克今天之所以能讓綁著27個梅林引擎的“獵鷹重型”順利升天，打破了之前所有人對這一結構穩定性的強烈擔憂，正是因為他的團隊過去10多年來都在努力做好的一件事：不斷完善梅林這款火箭引擎，以及圍繞該引擎而打造的核心產品 “獵鷹9號”火箭，并隨著技術的成熟而不斷降低成本。

是的，馬斯克的團隊10多年來的投入和精力，只是為了把一款火箭做精，把一個引擎做強。

于是，他們不僅實現了今天在“獵鷹重型”上的成功，他們的“獵鷹9號”火箭更是成為了目前全世界成本最低廉，性能也最為穩定可靠的火箭，也因此成功占據了目前全世界火箭商業發射市場的絕對份額，幾乎把原本占據市場主流的歐洲和俄羅斯全都擠了出去！

不僅如此，馬斯克的團隊還在3年前就在全世界率先實現了火箭“回收”的技術，從而“顛覆性”地解決了火箭發射最主要的成本問題。

趁熱打鐵 馬斯克宣布Space X后續飛天計劃

在獵鷹重型火箭成功發射之后，Space X首席執行官埃隆·馬斯克在隨后的新聞發布會上說，Space X公司現在將開始認真關注下一個大型航天運載火箭“BFR”（big f*cking rocket）。

馬斯克說，BFR可能會在明年準備好“與飛船進行短途飛行”。這本質上是“復雜性不斷增加”的飛行，目的是要走出地球大氣層，然后“回來并測試其隔熱層”，因為BFR的主要目的就是為了幫助人類在地球、火星和更遠的地方生存。

馬斯克在獵鷹重型火箭發射后的一篇媒體報道中稱，“圍繞這個項目有很多不確定因素，但這將是我們的重點。我們幾乎完成了獵鷹9號和獵鷹重型火箭的任務。在block 5 (獵鷹9號的最新修正版本)之后，我們不再更新獵鷹9號或獵鷹重型火箭，還有龍船和龍船2號(Space X目前正在開發的船員艙)。 馬斯克補充說，在BFR的設計充滿挑戰，“這艘船是迄今為止最困難的，因為這將包括火星在內的行星的超級軌道速度，比從軌道上進入地球要困難得多。”