文|空天松鼠
重型猎鹰发射升空，这次发射成功摘下了最强运载火箭的桂冠，也打破了火箭多发并联可靠性差的成见
2月7日凌晨4点45分，重型猎鹰火箭从卡纳维拉尔角的的LC39工位发射升空。重型猎鹰2011年正式公布，原计划2013年发射，现在拖了四年多发射终于首飞成功，对太空探索技术公司和老板马斯克来说实属不易。发射成功后马斯克说，重型猎鹰研制难度超乎想象，我们曾三度准备取消这个项目，其中艰辛可见一斑。
重型猎鹰近地轨道运载能力63.8吨，比现在其他运载火箭都要大，是排名第二的火箭运力的两倍还多
重型猎鹰的运载能力相当强大，如果不算只能打亚轨道的苏联能源号火箭，它是土星五号以来最强大的运载火箭。63.8吨的近地轨道（LEO）运力，26.7吨的同步转移轨道（GTO）运力，即使地火转移轨道运力也有16.8吨。空洞的数据可能有些枯燥，对比一下实物，重型猎鹰能把波音737-300打到近地轨道上，能把天舟一号或者更重的日本HTV飞船打到火星转移轨道上。马斯卡爆出一个惊人的数据：研制重型猎鹰只花了5亿多美元，这真是吓死人！要知道欧美研制一种新型大型运载火箭，比如欧洲正在研制的阿里安6火箭，研制费用高达4亿美元，5亿美元的重型猎鹰火箭，这如何不让人大跌眼镜！
重型猎鹰运力有多大？它能把载客近150人的波音737-300送入近地轨道！
重型猎鹰这么物美价廉，其中一个关键因素就是它使用多台发动机并联技术，以及通用助推器芯级（CBC）技术。后者我们并不陌生，联合发射联盟的重型德尔塔4火箭就是这样的方案，然而前者可能很多人心有余悸：多发并联？当年苏联N-1火箭不就死在这上面？N-1火箭第一级并联了30台NK-15发动机，结果四次发射四次爆炸，让苏联载人登月计划彻底完蛋。重型猎鹰火箭起飞级并联27台发动机，这也能成功？！重型猎鹰发射前例行进行地面静态点火，27台发动机已经一起轰鸣过了，这说明它的发射成功绝非偶然。那么美苏到底有什么区别，怎么同样是多发并联设计，结果却既然相反呢？
N-1火箭是苏联的登月火箭，第一级并联了30台NK-15发动机，但四次发射都以失败告终
先看苏联N-1火箭，它的30台NK-15发动机都是高压补燃液氧煤油发动机，单台推力154吨，比我国新一代长征火箭上的YF-100液氧煤油发动机推力还大，NK-15发动机后来还改头换面为NK-33，卖给美国用于轨道科学公司的安塔瑞斯火箭。NK-15的可靠性的确不太行，安塔瑞斯火箭就被它炸了一次，加上N-1火箭又并联了30台发动机， 30台发动机中一台出现问题的概率，当然要比一两台发动机高。N-1火箭研制十分仓促，虽然上面各级火箭都进行过地面试验，但第一级太大没能进行地面点火试验，它并联30台发动机带来了复杂的耦合振动，只靠飞行试验验证自然风险极高屡战屡败。
N-1火箭地面测试不充分，飞行中的复杂耦合振动加上不完善的飞控，让它一败涂地
N-1火箭四次都以失败告终：第一次是先是关闭了12和24号发动机，然后POGO振动导致2号发动机的推进剂泄露并起火，火箭爆炸；第二次8号发动机爆炸导致推进剂输送异常，控制系统随后关闭了更多发动机，最后只剩一台发动机工作，落到地面引发大爆炸；第三次火箭出现意外的滚转，控制系统没能纠偏反而滚的越来越快，最终导致火箭解体；第四次火箭按预定程序关闭中央6台发动机降低过载，结果关机带来的过载反而导致推进剂管路破损泄露，然后4号发动机爆炸，最后火箭也爆炸了。N-1火箭发射四次发射三次与发动机直接相关，发动机不可靠是主要原因，高压补燃循环发动机输送管路压力大，而预燃室出来的富氧燃气等于点火剂，更增加了单发故障引发火灾和爆炸的可能。
重型猎鹰并联了27台发动机，更确切说是并联3枚猎鹰九号，和N-1火箭的并联方式不同
再来看重型猎鹰火箭，它起飞使用27台发动机不假，但却是三枚箭体并联，每一枚箭体各9台发动机的设计，这与N-1火箭30台并联在一枚箭体内截然不同。重型猎鹰火箭的助推器实际上就是猎鹰九号火箭，它已经在以往48次发射中得到了充分检验，马斯克对重型猎鹰火箭进行了充分的试验和模拟，且不说计算机模拟和风洞试验，单是地面静态点火试车就是N-1火箭可望而不可即的，两者还真是天壤之别。
重型猎鹰火箭没有重蹈覆辙步N-1后尘，高可靠性的Merlin 1D发动机是重要原因
重型猎鹰火箭使用燃气发生器循环的Merlin 1D+发动机，开式循环本来安全性就高，Merlin 1D+发动机设计上重复使用，每台发动机从造出来到发射，都要进行至少3次热试车，其可靠性让NK-15发动机望尘莫及。马斯克对发动机爆炸也早有准备，猎鹰九号研制时就为发动机加装凯夫拉保护罩，防止一台发动机爆炸的碎片破坏其他发动机，2012年猎鹰九号火箭的一号发动机失压紧急关机，这台发动机的保护罩在压力下破损，但火箭仍然把龙式货运飞船送到国际空间站，太空探索技术公司多发并联冗余设计的可靠性还真是没得说。
猎鹰九号曾有发动机故障关机保护罩破损，但是火箭仍完成任务，重型猎鹰和N-1真是形似而神不似
总而言之，除了同样并联数十台发动机外，重型猎鹰火箭和N-1火箭几乎没有什么相似之处。N-1火箭测试不充分，发动机可靠性不高导致连续发射失败，当然不会在重型猎鹰火箭身上重演了。重型猎鹰火箭具备发动机推力冗余能力，反而为这种火箭带来了更高的可靠性和发射成功率。
