01
獵鷹9號“公式對手”
今年開年，私人火箭領域最值得關注的莫過於藍色起源（Blue Origin）新格倫號火箭的發射升空。藍色起源是創始人貝索斯投資的太空公司，被視為SpaceX在商業航天領域最大的競爭對手，只不過起步好像慢了點。
SpaceX去年一整年可謂“戰績輝煌”：它進行了129次獵鷹9號發射，2次“獵鷹重型”運載火箭發射，以及3次星艦發射，佔到了全球火箭發射數的51%。而對標SpaceX主力火箭獵鷹9號的新格倫號，才剛剛讓二級火箭順利入軌，雖成功部署有效載荷，但一級助推器回收失敗。
客觀來看，首次發射就能成功入軌已經是個不錯進展，一級火箭的回收很少一蹴而就。藍色起源的CEO戴夫·林普（Dave Limp）表示今年還要進行6到8次發射，“對火箭助推器的回收很有信心”——獵鷹9號是在首飛五年後，才成功實現火箭一級助推器的回收。
能有新的競爭者入局當然是好事。從市場的角度來看，SpaceX從年輕的挑戰者變成一家獨大的巨頭總有壟斷之嫌；對於美國甚至各國政府來說，過度依賴SpaceX既是一個政治問題，也是一個安全問題。
但新格倫號又能否擔此大任？
新格倫號高98米，直徑7米，近地軌道載荷45噸，是一枚重型可回收火箭；而獵鷹9號高70米，直徑只有3.7米，重量逾549噸，能將22.8噸重的物資送入近地軌道（LEO）。以運載能力排名，它在全球現役火箭中排名第4，僅次於星艦、SLS和重型獵鷹火箭，超過中國現役最強火箭長征五號。
獵鷹重型火箭實際上是獵鷹9號“捆綁”了兩個一級助推器，所以運載能力比較強。但新格倫號因為直徑夠寬，整流罩內容積超過450立方米，遠超獵鷹9號的145立方米，更適合運送大型材料上天，這點是藍色起源的優勢。
02
液氧甲烷的忠實擁躉
最重要的發動機方面，新格倫號一級助推器配備7臺BE-4發動機，燃料為液氧甲烷，是目前商業可回收火箭的主流選擇，星艦“猛禽”發動機同樣如此。而獵鷹9號全系選用的是“梅林”發動機，以液氧煤油作為燃料，由此也暴露出了成本上的缺點。
一方面，煤油燃燒會產生積碳，火箭回收後，發動機內腔的煤油和積碳需要清洗，週期長、成本高，也限制發動機的壽命；另一方面，航天煤油對油品質量要求很高，需要提純製備，燃料成本約為甲烷的3至4倍。高效能的液氧液氫則更不用提，高成本一直是液氫推廣的最大難題，生產、儲存、運輸各環節成本均高，能到甲烷的幾十倍甚至上百倍。
而甲烷價格低廉、供給充分；燃燒無積碳，發動機都不用清理，使用壽命長；液氧和甲烷同為低溫推進劑，容積流量相近，多種元件可以互換，降低了設計生產成本。儘管其理論比衝最高約390秒，只比液氧煤油略高一點，又比較難貯存，輸送，但它完全是“降本聖體”，因為被商業公司看重。
BE-4和猛禽比又如何？液氧甲烷發動機的特性主要取決於其動力迴圈方式，分為燃氣發生器迴圈、一種富氧氣或富燃氣迴圈、全流量補燃迴圈三種，技術難度從低到高，發動機比衝也從低到高，以全流量補燃最為先進。
火箭發射就是要一瞬間把推進劑送進推力室，混合燃燒後全“丟”出去，而送推進劑基本靠渦輪泵，渦輪泵把推進劑送入燃氣發生器後，一定有燃燒不充分的廢氣。
“燃氣發生器迴圈”指的是發動機旁邊接排氣口，把廢氣排出；第二種則是把廢氣送入燃燒室，實現閉式迴圈，比如讓進入燃氣發生器的推進劑富氧燃燒，產生的富氧燃氣再送入推力室當燃料，這就是富氧補燃迴圈；如果設立兩個燃氣發生器，一個富氧補燃，一個富燃補燃，互相驅動渦輪泵，再將廢氣和推進劑一起送入推力室，這就是全流量補燃迴圈。
全流量補燃迴圈優點很多，它的比衝大，燃燒效率高，對渦輪泵密封要求低，非常適宜發動機的重複使用；但同時其系統複雜、研製難度大，目前成功的僅有“猛禽”發動機。BE-4則是富氧補燃迴圈，還沒有猛禽那麼“小而精悍”，但在可回收火箭上還是足夠了。
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編輯｜張毅
稽核｜吳新
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