载荷544吨、能在海里发射的“巨无霸”火箭夭折于缺钱

  关注我国卫星发射的读者可能会注意到，近几次长征十一号运载火箭发射卫星上天时，并不是在陆地，而是在海面之上，那能不能在海里面发射火箭呢？还真可以。

  当我们提到星舰时，总会说这个高度122米、直径9米，自重达到500万公斤，起飞质量达5000吨的大家伙，是有史以来运载能力最大的火箭，但其实比星舰更大、载荷能力更强，同时还奔着可回收去的火箭不是没有，甚至不需要33台猛禽发动机，一台即可。

  说的就是1962年，美国海军火箭先驱特鲁阿克斯（Robert Truax）所设计的超重型运载火箭“海龙（sea dragon）”。值得一提的是，特鲁阿克斯的团队中就包括冯·布劳恩，也就是土星五号的总设计师。

  这个火箭设计至今都令人咂舌：一个巨大无比的发动机，连接着一个巨大喷嘴，将高150米、直径23米、自重18000吨的火箭，以及最多544吨的载荷送上太空。这在某种程度上预示着，整个国际空间站都能靠海龙号直接上天。

  由于太过巨大，设计之初它就是在海里组装、在海里发射。这么大个火箭，如果在陆地上制造，怎么运输都是个问题；在说它那比土星五号运载火箭一级还要大的喷嘴，不管在哪发射，点火那一秒，整个发射架都会熔毁，噪音更是很难来想象。所以思来想去，特鲁阿克斯还是把海龙放在了海里。

  从设计图来看，海龙号的喷嘴下面还有一圈水箱，共六个，发射前灌满水就能让海龙号直立起来。火箭在垂直漂浮时，海水的浮力和周围的水体压力能帮助其保持稳定，当然也对当时的风速、海浪高低有一定要求。

  这个设计意味着设计中不需要额外的装置来校正火箭姿态，从而简化了发射准备。这时候整个一级火箭助推器都埋在水下。

  那火箭里的电子电气设备会不可能会受到影响？海龙号所有电气设备和部件都安装在防水外壳内，只有通过水线以上的火箭部分才能连接内部，而外部接线都装在用干燥氮气加压的管道中。一旦装入液氧，绝缘材料还能防止结冰。

  再说点火，火箭发动机燃料贮罐一般都自带氧化剂，不怕水里没氧气，但海龙号的燃料箱在拖运的时候其实是空的，拖运前只将推进剂和氮气装入燃料罐；抵达发射海域后，再通过特殊设备（如核动力航母的核反应堆）现场电解海水，生成液氢与液氧作为燃料并注入火箭燃料箱——这个想法作者觉得是海龙号留下的珍贵遗产之一。

  这种现场加工燃料的设计，优点是解决了燃料运送过程中挥发的问题；但缺点是，过程中不仅耗时，能源需求也不小。

  为了验证海里能不能点火发射，工程师团队还用改造过的美国海军“海马火箭” (Sea Horse Rocket) 做了实验。先在水面上开启发动机，再慢慢没入海中，观察其发动机燃烧情况。结果发现，不仅稳定，还能大幅度减少冲击波。只不过这个海马火箭要比海龙号小得多，它还没法真正模拟出海龙号会产生的高速气流和强大的推力。

  设计这么一个巨无霸的最初动力，是因为上世纪60年代，人类相信自身很快就要在太空中生活，空间站、轨道城市、星际穿梭都是未来生活的一部分，那最重要的运力总要解决吧？这其实和SpaceX建造低成本、可回收火箭的想法完全一致。

  特鲁阿克斯设计这个火箭的时候，最重要的指导思想就是“便宜量大”，所以他认为土星五号还不够，要载荷能力更高的火箭才行。有意思的是，特鲁阿克斯并不认为火箭造价和火箭的体积成正比，他坚信：火箭成本之所以高，不是因为慢慢的变大，而是设计建造的复杂性。

  所以，他设计的海龙就是一个庞大却简单的火箭，说白了就是一个喷嘴加上一个高压罐。

  前面说到的燃料和氧化剂在正常火箭里要靠涡轮泵喷进发动机，然后点火发射。但是海龙号舍弃了涡轮泵这种复杂的装置，直接靠高压液氮推进燃烧室——这就很原始的“挤压循环”发动机。挤压循环是一种适用于小型火箭和某些特定应用的推进剂输送系统，它确实简单且可靠，但它在推力、效率和任务维持的时间方面受到明显限制，无法与大型火箭常用的“泵送循环”相媲美。

  打个比方，海龙号和星舰都号称能往近地轨道发射550吨左右的载荷，但前者的自重18000吨，后者才10000吨，意味着星舰效率比之海龙号直接翻倍。

  虽然效率低，但海龙号成本也低，一二级火箭都能回收。海龙号回收要比星舰简单得多，直接溅落海上即可，不需要再点火、找准海上发射台的位置、再调整姿态完成回收。

  海龙号一级助推器有一个展开后成伞状的结构，也叫巨型气囊，会有一定的减速作用，这不过这是一种绝对被动的回收方式。不用担心它溅落海面会不会损毁解体，它全身都是钢结构，故有强度使其能承受发射、飞行和水冲击的压力，明显降低了整修成本。

  但是关于二级火箭怎么回收，就没有相关的实践资料了，原因是到了二级回收实践这一步，海龙号项目就已经被“砍”了。

  其实在海龙号被设计出来的时候，特鲁阿克斯就已经快退休了，话语权有限，而NASA和美国军方都在着力推进“土星五号”的开发，那可是要用在阿波罗登月计划中的。

  另外，海龙号的载荷设计被认为是超出当前需要的，且回收前景不明。当然最重要的原因还是在于缺钱。

  越战将当时的美国拖入泥潭，NASA的预算一降再降，支持了阿波罗计划就没有余粮去支持另一个大型火箭项目了。况且海龙号这么大的火箭想要盈利，一年至少要发射12-24次才能盈利，而土星五号七年也只发射了13次，项目夭折也是情有可原。

  本文转载自“壹零社”，原标题《载荷544吨、能在海里发射的“巨无霸”火箭，夭折于缺钱》。

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