獵鷹1號
已退役 · 2006年首飛太空探索技術公司(SpaceX)的第一枚火箭,也是第一枚進入軌道的民營液體燃料火箭。
獵鷹1號是SpaceX的第一枚火箭,一款小型兩級火箭,推進劑是液氧和RP-1火箭煤油。SpaceX造這枚火箭,是為了證明民營公司也能用很低的成本進入軌道。按火箭的標準,獵鷹1號個頭不大,高約21.3公尺,直徑約1.7公尺。2008年9月28日,它成為第一枚進入軌道的民營液體燃料火箭。這是它的第4次飛行,前3次嘗試幾乎用光了SpaceX的現金。
獵鷹1號是什麼火箭,失敗了幾次?
獵鷹1號是一款輕型軌道火箭,用來把最重約670公斤的小衛星送入低地球軌道。2006年至2009年,它從太平洋瓜加林環礁的奧梅萊克島共發射5次,最後2次成功入軌。和整個獵鷹家族一樣,它的名字取自《星際大戰》裡的千年鷹號(Millennium Falcon)。
為什麼要造獵鷹1號
2002年5月,埃隆·馬斯克創辦SpaceX,目標很直接:把進入太空的成本打下來,並最終讓人類能在其他星球上生活。獵鷹1號是SpaceX邁出的第一步,研發費用由馬斯克自掏腰包:他從出售PayPal所得中拿出約1億美元,經通膨調整後約合1.85億美元。航太業歷來靠政府撥款,這種做法明顯打破了慣例,也直接回應了外界對美國太空梭單次發射成本過高的批評。設計上,獵鷹1號大量採用現成零組件,並且儘量自己造:最難的部件由SpaceX在自家工廠生產,省掉了承包商的加價。
工作原理
獵鷹1號是兩級液體火箭。一級裝1台梅林(Merlin)引擎;二級裝1台紅隼(Kestrel)引擎,採用擠壓式供料(靠貯箱壓力把推進劑壓進引擎),真空推力(引擎在太空真空環境中產生的推力)約3.2噸(約31千牛)。早期幾次發射用的是燒蝕冷卻的梅林1A,靠燃燒室內襯慢慢燒焦剝落來保護引擎。從第3次發射起,SpaceX換上了再生冷卻的梅林1C:較冷的燃料先繞燃燒室流一圈,把熱量帶走,引擎因此更結實,壽命也更長。這次換代比任何一項推力資料都重要:梅林1C成了此後梅林系列引擎的基礎,後來正是這一系列引擎把重得多的火箭送上了天。
獵鷹1號的經濟帳
獵鷹1號每次發射報價700萬至800萬美元,經通膨調整後約合1100萬至1200萬美元,比米諾陶(Minotaur)系列等競爭對手便宜。比價格更重要的,是這個價格背後的做法。所有部件都自己造,發射就有可能從一枚枚手工造出來的孤品,變成一門更接近製造業的生意:每一台引擎、每一級箭體,都是成本曲線上的一個點,SpaceX打算讓這條曲線一路往下走。印證來得很早。2006年8月,NASA與SpaceX簽下2.78億美元的商業軌道運輸服務(COTS)協議,經通膨調整後約合4.6億美元,簽約時間在獵鷹1號第1次和第2次飛行之間。NASA押注的是這套方法,SpaceX當時還拿不出成功記錄。
獵鷹1號現狀
獵鷹1號飛了5次後退役:前3次早期飛行讓團隊找出了需要改進的地方,後2次均告成功。首飛時,一顆燃料管路螺母被海邊的鹽霧腐蝕,燃料從這裡漏出並起火,火箭升空41秒後墜落在發射台附近。第2次發射進入了太空,但級間分離時一級蹭到了二級引擎,引起箭體擺動;液氧貯箱裡的推進劑來回晃盪,擺動越來越大,最終二級引擎在約289公里高處提前關機。第3次發射提前結束,是因為新換的梅林1C關機後仍有少量殘餘推力,燃料已耗盡的一級又撞回了二級。
轉機出現在2008年9月28日:第4次發射把165公斤重的質量模擬器RatSat(模擬真實衛星重量的配重)送入軌道。不到3個月後的2008年12月,NASA與SpaceX簽下商業補給服務(CRS)合約,金額16億美元,經通膨調整後約合25億美元,涵蓋12次貨運任務。這份合約讓公司的未來有了保障。2009年7月,第5次發射把馬來西亞的RazakSAT衛星送入軌道,這是獵鷹1號第一次為付費商業客戶發射。
未來走向
2009年第5次發射之後,SpaceX讓獵鷹1號退役。公司後來表示,獵鷹1號在商業上做不起來;已經訂好發射的客戶轉投其他火箭,或改搭更大的獵鷹9號共乘發射(多個酬載共用一次發射)。計畫中的升級版獵鷹1e原本能運載約1000公斤,報價約1090萬美元,經通膨調整後約合1600萬美元,SpaceX把這部分精力轉投到了獵鷹9號上。
總結
獵鷹1號一共飛了5次,把2個酬載送入軌道,證明了民營公司用有限的預算也能進入軌道。此後的每一枚獵鷹9號、每一艘龍飛船和每一顆星鏈(Starlink)衛星,所依靠的引擎、工廠和NASA合約,都是在奧梅萊克島第4次發射成功之後才有的。
時間軸
- 2002年5月:馬斯克創辦SpaceX,目標是降低進入太空的成本;獵鷹1號被定為公司第一款軌道運載火箭,和獵鷹家族其他成員一樣,名字取自《星際大戰》中的「千年鷹號」。
- 2003年:SpaceX開始研發燒蝕冷卻的梅林1A一級引擎和擠壓式紅隼上面級引擎,研發一直持續到2006年。
- 2006年3月24日:首飛從奧梅萊克島發射,搭載美國空軍學院的FalconSat-2衛星;一顆鏽蝕的螺母導致燃料洩漏起火,飛行在升空不到1分鐘後結束。
- 2006年8月:在獵鷹1號第1次和第2次飛行之間,NASA與SpaceX簽下2.78億美元的商業軌道運輸服務(COTS)協議。
- 2007年3月21日:第2次發射進入太空,但級間分離時出現的擺動導致二級提前關機。
- 2008年8月2日:第3次發射首次使用再生冷卻的梅林1C,新引擎關機後的殘餘推力讓燃料已耗盡的一級在分離時又碰到二級,飛行提前結束。
- 2008年9月28日:第4次發射成功,把165公斤的RatSat質量模擬器送入軌道;獵鷹1號成為第一枚進入軌道的民營液體燃料火箭。
- 2008年12月:NASA與SpaceX簽下16億美元的商業補給服務(CRS)合約,涵蓋12次貨運任務,SpaceX的未來就此有了保障。
- 2009年7月14日:第5次發射成功,把馬來西亞的RazakSAT衛星送入軌道,這是獵鷹1號第一個付費的商業酬載。
- 2009年:獵鷹1號飛完5次後退役,SpaceX轉向獵鷹9號;計畫中的升級版獵鷹1e讓位於獵鷹9號。
