最強火箭在51年前升空，人類何時再超越？

　　圖片來源NASA)

　　語宙

　　“1967年11月9號，第一枚'土星5號'升空”

　　後繼的追趕者

　　51年前，即1967年11月9號，人類使用過的最高、最重、推力最強的運載火箭——土星5號（也叫農神5號），首次發射成功。它是如此的壯觀、強大，足以堪稱美國的“大國重器”。

　　土星5號是三級液體燃料運載火箭，由NASA在上世紀六十年代開始研發設計，主要設計者是火箭領域的功勳科學家馮·布勞恩。人類登月需要一款運力強大的火箭，土星5號就是因此而生，建成後也成功把載人的“阿波羅”號宇宙飛船送上月球軌道。

　　土星5號一級爲液氧煤油推進劑，二級和三級都是液氫液氧推進劑。藉助於良好的推進劑比例設計和液氫液氧極高的比衝，土星5號至今還保持着火箭最大的運載能力記錄，比現役運力最強的獵鷹重型火箭的兩倍還多。

　　從1967年首飛到1973年退役，土星5號的發射從未失敗過，不論是前期的不載人試飛，還是後續的載人登月均是如此。

　　（圖片來源：Wikipedia）

　　其中有三次發射最爲令人矚目：一次是1968年載着阿波羅8號和3名宇航員完成了人類第一次繞月飛行；一次是1969年載着阿波羅11號實現了人類的首次登月（是的，就是阿姆斯特朗踏上月球那一次）；最後一次是1973年將美國第一個環繞地球的航天站——天空實驗室送入近地軌道。

　　（圖片來源：NASA）

　　這些在航天史上永久留名的發射記錄，已經成爲了土星5號的一枚枚勳章，讓其成爲前無古人、至今仍未有來者的最強運載火箭。

　　當然，成就土星五號頂級性能的關鍵因素，是頂級的科研投入支持。在那個特殊的時代裏，美蘇之間的太空競爭直接促使了人類航天科技的突飛猛進，不計成本的投入、深厚累計的技術、精英領袖人才等等一系列因素共同引發了人類史上最猛烈的航天熱潮。

　　財力投入最簡單直接的數據就是：土星5號項目在不到十年間就耗費了65億美元，相當於現在的近1700億美元。發射一次的費用是1.8億美元，相當於現在的47億美元。這是什麼概念呢？美國最新一代航空母艦福特級CVN-78，將成爲美國21世紀海上制霸神器，造價約130億美元，也就是發射土星五號3次的價錢。頂級五代機——F35戰鬥機，造價在1.5-2.5億美元，發射一次土星五號能拿下近20架F35。

　　技術能力的積累也不可或缺。土星5號橫空出世之前，美國曆經了泰坦、德爾塔、宇宙神三大系列的持續進步和推動，也經歷了木星火箭、土星火箭的不斷嘗試與驗證，最終才厚積薄發。在當時美蘇太空競爭的緊張氛圍之下，土星系列火箭僅僅兩年就從土星1B進化成了土星5號。

　　（1967–1973發射的土星5號，圖片來源於Wikipedia）

　　土星5號的研製和成功，促使人類大規模研製高效的氫氧燃料發動機，並受益至今；其在結構設計領域也給後來的火箭設計提供了重要的參考；還給我們留下了無數話題。不論是軍用還是民用方面，土星5號都讓人類獲益匪淺。

　　但土星5號畢竟是上個世紀六十年代的科技產物，距離如今的航天需求已經漸行漸遠。人類需要新的“神器”登上月球、飛向火星。

　　後繼的追趕者

　　性能指標

　　單位：噸

　　土星5號

　　獵鷹重型

　　大獵鷹

　　長征5號

　　長征9號

　　LEO

　　運載能力

　　140

　　63.8

　　100+

　　140

　　GTO

　　運載能力

　　118

　　26.7

　　——

　　100

　　2018年2月7日，Space X的獵鷹重型火箭發射成功，這是人類現役最強的運載火箭。巧合的是，獵鷹重型的發射地點在佛羅里達肯尼迪航天中心LC-39A發射平臺，這個平臺見證了人類航空史上的衆多里程碑：阿波羅11號登月、天空實驗室、航天飛機計劃，並且也是土星5號最後一次發射的地方。緣份的奇妙大抵如此，新王在老國王戰鬥的地方登基。

　　（圖片來源：SpaceX）

　　SpaceX在2018年又提出了運力更強的火箭：BFR（Big Falcon Rocket）。BFR的LEO運載能力至少有100噸，最大可能達到500噸以上。本身是火箭與飛船的結合體，頭部擁有40個獨立倉位，總共可運載上百人前往月球或者火星。當然BFR目前還處於論證設計階段，但不能因此小看SpaceX的雄心。

　　（圖片來源：SpaceX）

　　未來有可能比肩土星5號的火箭，還有美國的“太空發射系統（Space Launch System，SLS）”火箭。

　　中國也在加快大火箭的研製步伐，長征5號和長征9號就是中國着力創新發展的大火箭代表。

　　2016年11月3日，長征5號在中國文昌航天發射場首飛成功，由此成爲中國運載能力最強的火箭。中國未來天宮空間站、北斗導航系統的建設，探月三期工程及其它深空探測的實施都將使用該火箭系列。當然，也應該看到，長征5號同土星5號甚至獵鷹重型的運載能力還有一定的差距，但也應該看到中國自主研發能力也在持續進步，未來可期。

　　（圖片來源：中國運載火箭技術研究院）

　　2018年4月24日，中國官方宣佈已全面啓動重型運載火箭長征9號關鍵技術攻關，芯級最大直徑爲10米級，可構建近地軌道運載能力50噸至140噸、奔月轉移軌道運載能力15噸至50噸、奔火轉移軌道運載能力12噸至44噸的系列化型譜，未來將用於我國深空探測、載人登月和登火、空間基礎設施建設（如空間太陽能電站）等任務。預計長征9號將於2028年左右發射。