助推器火箭龍虎榜

文/杜駿豪 圖/劉澤鑫

俗話說“內行看門道”，當我們評價一款火箭厲不厲害時，主要看哪些指標呢？除了一眼能看到的外形與大小，我們更應該關注它的運載能力。

◎多級火箭示意圖

火箭的工作就是要把有效載荷發射到太空中去，所以它的運載能力越強，它的舞臺就越廣闊。提升火箭運載能力的辦法有很多，比如使用推力更大的發動機，可這對發動機技術的要求非常高，且實現難度大，成本高。與此相比，還有個更省時省力的辦法，那便是給一枚光桿火箭“綁”上幾枚小火箭——火箭的助推器。

1903 年，現代航天和火箭理論的奠基人齊奧爾科夫斯基發表了一篇開創性的論文《利用火箭探索外層空間》，而54 年后，人類的首顆衛星才發射上天。齊奧爾科夫斯基預見性地提出了多級火箭、助推器等概念。

多級火箭就是把一級級火箭串聯起來，第一級燃燒殆盡后立即與其他火箭分離、墜落，而后由第二級接力燃燒，以此類推，最終將有效載荷送入軌道。而助推器則是把多枚火箭并聯起來，同時燃燒，提高同一時間內火箭的推力。一般來說助推器會先燃燒完畢，分離、墜落，而后由中間的芯級火箭繼續推進。

考考你

“人類的首顆衛星”是1957 年發射的哪顆衛星呢？

現代火箭的雛形是德國的V-2 導彈。它只有一級火箭。在二戰后，V-2 導彈的技術分別被美國、蘇聯繼承。為了提高運載能力，美國先走了多級火箭的發展路線，為V-2導彈串聯上第二級火箭，而蘇聯同時發展了多級火箭與助推器。

◎美國早期的RTV-G-4火箭，相比V-2導彈，它串聯了第二級火箭

助推器發展了幾十年，歷史上都有些什么特別的帶助推器的火箭呢？讓我們一起來看看吧。

助推器數量最多的火箭

美國的德爾塔-Ⅱ型和德爾塔-Ⅲ型運載火箭最多可以捆綁9 枚固體助推器，是世界上可捆綁助推器最多的火箭。當然，根據任務的不同，它也可以選擇捆綁3 枚或4 枚助推器。這款火箭總共發射了155次，其中成功153次，目前已經退役。它曾把勇氣號與機遇號火星車、開普勒太空望遠鏡等著名航天器發射升空。

◎分別捆綁4枚助推器與9枚助推器的德爾塔-Ⅱ型火箭

知識鏈接

根據燃料性質的不同，火箭的助推器可分為液體助推器和固體助推器。液體助推器可以在必要時切斷推進劑供應來緊急停止。固體助推器設計簡單，生產和測試也更容易，推力更大，不需要制冷隔熱設備，但是整體造價相對較高，而且因點燃后很難在燃料耗盡前停下，對于航天器發射來說存在風險。

助推器最不對稱的火箭

美國的宇宙神-Ⅴ運載火箭可攜帶1～5 枚固體助推器，覆蓋8.2～18.8 噸的近地軌道運力、4.75～8.9 噸的地球同步轉移軌道運力。

這款火箭是“令強迫癥患者發狂的杰作”：其他火箭的助推器幾乎都在芯級火箭周圍平均分布，而宇宙神-Ⅴ火箭不論攜帶幾枚助推器，總是不對稱的。最令人叫絕的是只攜帶1 枚助推器的構型，它可以通過調控芯級火箭和助推器的矢量方向來平衡推力。

助推器數量可變的中國火箭

中國長征三號系列火箭是中國目前唯一一款可調節助推器數量的運載火箭。火箭不捆綁助推器時，被稱作長征三號甲（CZ-3A），捆綁2 枚、4 枚助推器時分別被稱作長征三號丙（CZ-3C）、長征三號乙（CZ-3B）。為什么2、4 對應的是丙、乙而不是乙、丙呢？是因為長征三號的乙型比丙型研制時間更早。

◎沒有助推器、有4枚助推器、有2枚助推器的長征三號甲、乙、丙

通用助推器核心型火箭

為了進一步降低火箭設計的復雜度，提高零件的通用性，有些火箭的助推器與芯級火箭是通用的，這被稱作通用助推器核心（Common Booster Core，簡稱CBC）型火箭。

美國德爾塔-Ⅳ重型運載火箭是世界上第一款采取CBC型的火箭，助推器與芯級的設計是一致的，每枚助推器只需要使用一臺RS-68 液氫液氧發動機，就可以達到28 噸的近地軌道運力。

美國商業航天公司SpaceX 的重型獵鷹運載火箭是由3 枚獵鷹9 號運載火箭組裝而來。每一枚獵鷹9 號使用了多達9 臺梅林-1D 液氧煤油發動機。這樣設計的好處是即使有某臺發動機在發射時失效，火箭整體的推力也不會受太大影響。值得一提的是，重型獵鷹的3 枚火箭都具有重復使用能力。

俄羅斯最新一代運載火箭安加拉-A5 是另一款很有特點的CBC 型火箭。除了芯級外，捆綁了4 枚與芯級一致的助推器，每臺助推器都由單個RD-191 液氧煤油發動機推進，力量感十足。未來，我們還有機會看到帶有6 枚通用助推器的安加拉-A7 火箭。

中國的新一代載人運載火箭也采取了CBC 型的設計，每枚助推器都有7 部YF-100K液氧煤油發動機，近地軌道運力將達到70 噸。未來幾年我們將看到這一大國重器飛上云霄，實現中國人載人登月的夢想，讓我們拭目以待！

◎俄羅斯安加拉-A5運載火箭