藍色起源的新格倫火箭

+ 張雪松/Nemo

藍色起源的新格倫火箭

+ 張雪松/Nemo

隨著新謝潑德亞軌道火箭的連續成功發射，尤其是在它首次完成了重復使用之后，更加吸引了全球眾多目光。2016年藍色起源公司又推出新格倫火箭，給人們帶來了更大的驚喜。新格倫火箭的命名是為了紀念首位實現軌道飛行的美國航天員格倫，它將是藍色起源公司最小的，但也將是參與商業競爭的主力運載火箭。

一鳴驚人的新格倫火箭和BE-4發動機

亞馬遜公司的老板貝佐斯早在2000年就創建了藍色起源公司，是不折不扣的老資格商業航天代表人物。但長期以來藍色起源名聲不彰，事實上，藍色起源公司在商業航天公司中算是相當激進的角色，它最先驗證火箭的垂直發射和著陸，并申請了船上垂直降落的專利。不過由于時運不濟，它在發展過程中有些磕磕碰碰，最近兩年才步入正軌。因為有一個財大氣粗的老板，藍色起源公司無需擔心盈利問題，安心的進行技術研發，最終不鳴則已、一鳴驚人。一鳴驚人的就是新格倫火箭及其使用的液氧甲烷發動機BE-4。

藍色起源公司建立之初，缺乏火箭發動機研制經驗，研制的第一種雙氧水火箭發動機BE-1的推力只有1噸，實在無法承擔貝佐斯的夢想。BE-2發動機使用雙氧水加煤油雙組元推進劑，推力達到了14噸，但性能還是難以令人滿意。飛躍性的進步發生在BE-3發動機的身上，BE-3是一種抽氣循環的液氧液氫發動機，此前只有J-2T試驗過這種循環方式，BE-3發動機的地面推力達到了約50噸，而且具有深度節流能力，推力可以在9噸到50噸之間快速調整。作為一家商業航天公司，迎難而上開發液氧液氫火箭發動機，體現了藍色起源公司異乎尋常的勇氣和杰出的技術，而自行研制生產渦輪泵，更為研制更大推力發動機奠定了堅實的基礎。以BE-3發動機為基礎，新謝潑德火箭連續成功發射。藍色起源公司還將BE-3發動機改進為真空版的BE-3U發動機，這透露了該公司的志向高遠。畢竟作為一種和我國YF-77發動機推力相近的上面級發動機，這得是多大的火箭啊！它的第一級要使用什么發動機呢？

謎底很快就揭曉了，2014年9月藍色起源公司和聯合發射聯盟正式簽訂合作協議，藍色起源公司授權聯合發射聯盟生產BE-4液氧甲烷發動機。

這個BE-4是何方神圣？根據國外航天媒體報道，它是藍色起源公司2011年開始研制的新型大推力液體火箭發動機。藍色起源公司暗地里不聲不響的進行了3年多的秘密研制，并承諾發動機可在2017年左右完成。根據官方資料，BE-4發動機是一種使用液氧甲烷推進劑、地面推力高達2400千牛（245噸）的大推力火箭發動機，它還采用分級燃燒/高壓補燃循環，其比沖比俄國的RD-180發動機還高，并且在發動機設計上要求能夠重復使用至少25次，真是一個橫空而出的驚喜。藍色起源公司研制BE-4發動機當然不是未卜先知，2014年的烏克蘭戰爭使美國國會對俄羅斯大搞禁運和航天合作禁令，它的受益者正是藍色起源公司的運載火箭，據說也是該公司最小的軌道發射運載火箭。當時外界還猜測火箭可能類似宇宙神5火箭構型，采用第一級雙發并聯推動起飛，但大家都小看了貝佐斯和他的藍色起源公司。2016年9月，藍色起源公司公布了新格倫火箭的基本參數，讓全世界大吃一驚。天啊，第一級7臺BE-4發動機的名為新格倫的大型運載火箭，其推力足以媲美當時還在研制中的重型獵鷹火箭了。

貝佐斯和馬斯克的火箭較量令人期待

貝佐斯和馬斯克作為美國商業航天雙雄，難免沒有互較高下的心思。新格倫火箭研制始于2012年，分為二級火箭和三級火箭兩種構型，第一級要具備重復使用能力，現在回顧其海上垂直落船回收的專利，便能知道藍色起源公司對此肯定是蓄謀已久了，只不過因為經驗不足在研制新謝潑德火箭上耽誤了太多時間，才讓獵鷹九號火箭的海上回收試驗占盡風頭。

根據官方數據，新格倫火箭的第一級直徑約為7米，并聯使用7臺BE-4發動機；第二級使用單臺BE-4發動機，毫無疑問它必然將通過真空性能優化，成為未來的BE-4U發動機；第三級使用BE-3U氫氧發動機。新格倫火箭是一個直徑7米，長度82米（二級）或95米（三級）的龐然大物，而即便是最新版的獵鷹九號火箭也不過3.66米直徑、70米長。換句話說，新格倫火箭外型上幾乎相當于一個增粗了一倍但卻更長的獵鷹九號火箭。藍色起源公司已經買下了卡納維拉爾角的LC-36發射工位，在更新發射工位后將從這里發射新格倫火箭。

新格倫火箭體積龐大，性能也十分出色。根據2017年3月藍色起源公司發布的官方消息，二級版本的新格倫火箭的近地軌道運載能力約為45噸，同步轉移軌道運載能力約為13噸。按照筆者的推算，不出意外這就是一次性使用的運載能力數據。但新格倫火箭的第一級設計上要求能夠重復使用100次，將在海面回收船上著陸，第一級設計了6條著陸腿，任意一條著陸腿失效時仍可保證著陸成功。這種失效設計可能是吸取了獵鷹九號火箭回收中一條腿失效導致火箭傾覆的教訓。國外航天愛好者稱新格倫火箭使用氣動舵面減速，海上回收損失的運力較小。即使如此，由于新格倫火箭箭體重量大，整體運力損失還是比較可觀的，正常來說其運力損失會比獵鷹九號更大，樂觀推算回收版二級新格倫火箭同步轉移軌道運載能力約為10噸，這是足以媲美阿里安5火箭的運載能力，或許這也是得到Eutelsat公司青睞的重要原因。Eutelsat公司已經成為新格倫火箭的首個商業客戶，其大型通信衛星的發射時間定于2021年，以此推斷新格倫火箭的首次發射應該在2020年，以積累至少一次成功發射經驗。