獵鷹重型
2018太空探索技術公司(SpaceX)的超重型運載火箭:三枚獵鷹9號核心級,27台引擎
獵鷹重型是SpaceX旗下的超重型運載火箭,由三枚獵鷹9號第一級捆綁而成,起飛時27台引擎同時點火。在商業客戶目前能訂到的火箭裡,獵鷹重型運力最強:按一次性火箭使用時,它能把約63.8噸的有效載荷送入近地軌道(LEO),也就是大多數衛星和載人太空船最先進入的低軌道。獵鷹重型於2018年2月6日首飛,截至2026年10月1日已飛行14次。
獵鷹重型火箭是什麼,運載能力有多大?
獵鷹重型由三枚獵鷹9號核心級拼成:一枚中央核心級,兩側各捆一枚助推器。每枚核心級裝9台梅林1D(Merlin 1D)引擎,全箭合計27台。火箭高70公尺,底部寬12.2公尺。按一次性方式使用時,它能把約63.8噸的有效載荷送入近地軌道。2018年首飛讓它一舉成名,靠的是它運上天的「乘客」:一輛櫻桃紅的特斯拉Roadster跑車,駕駛座上坐著一個身穿太空衣、名叫「星人」(Starman)的假人。火箭把這輛車送上了一條繞太陽運行的軌道,途中會穿過火星軌道。發射前,埃隆·馬斯克在推特(現名X)上寫道:「載荷將是我那輛午夜櫻桃紅的特斯拉Roadster,車裡會播放《太空怪人》(Space Oddity)。目的地是火星軌道。要是上升途中沒炸,它會在深空裡待上10億年左右。」
Payload will be my midnight cherry Tesla Roadster playing Space Oddity. Destination is Mars orbit. Will be in deep space for a billion years or so if it doesn’t blow up on ascent.
埃隆·馬斯克(@elonmusk) 在X上查看原帖
為什麼要造獵鷹重型
2011年4月,SpaceX在華盛頓特區召開新聞發布會,公布了這一設計,並承諾2013年首飛。思路很直接:拿已經驗證過、大量生產的獵鷹9號核心級,三枚並聯,運載能力就能達到其他現役火箭的約兩倍,省去了從零設計一枚全新巨型火箭的工夫。這樣一來,最重的地球靜止軌道衛星、深空探測器,乃至將來飛往其他行星的載人和載貨任務,都有了可用的火箭;可重複使用助推器則一點點壓低每次發射的成本。首飛在2018年完成。發射價格高低,很大程度上要看火箭怎麼飛,也就是助推器回不回收。
工作原理
起飛時,27台引擎一起工作,海平面總推力約2327噸(22819千牛,超過500萬磅)。兩枚側助推器先耗盡推進劑,分離後自行飛回。2018年首飛時,它們在佛羅里達州卡納維拉爾角同時著陸,整齊得像是排練過。SpaceX當天在推特(現名X)上發文說,兩枚側助推器分別落在了SpaceX的1號和2號著陸區(Landing Zone)。中央核心級隨後繼續工作,再交棒給二級(上面級),由二級把載荷送入最終軌道。運載能力隨目的地浮動:目的地越遠、所需速度越高,火箭能運送的有效載荷就越少。

只去近地軌道,載荷可以很重;同一枚火箭瞄準地球同步轉移軌道(GTO)時,能運的就少得多;飛向火星,還要再少一截。正因為有這樣的取捨,獵鷹重型既能發射史上最重的商業地球靜止軌道衛星EchoStar 24(約9.2噸),也能不加裝額外的助推級,直接把NASA的靈神星探測器送到小行星帶。
獵鷹重型的經濟帳
獵鷹重型的經濟帳建立在重複使用之上。2022年,SpaceX給回收助推器的發射標價約9700萬美元,遠低於馬斯克2018年給出的價格:完全一次性、追求最大載荷的發射約1.5億美元。這一價差給老牌重型發射服務商帶來了壓力,這些廠商的同級火箭貴得多,而且只能用一次。靠復飛側助推器,獵鷹重型能為任務規劃方提供商業市場上最大的地球靜止軌道運力,還能直接把探測器送往小行星帶和木星,不必另買一級上面級。發射量小也是這筆帳的一部分:幾乎沒有別的火箭能承接這類任務,所以每次發射都能收取溢價。
獵鷹重型現狀
獵鷹重型只在最重的任務需要時才出場,所以它的發射節奏跟著客戶走。2018年首次演示飛行、2019年兩次任務之後,它在等待下一批重型載荷就緒。
2022年11月,獵鷹重型重返發射,執行的是美國太空軍任務;2023年又飛了5次,除了美國太空軍的後續任務,還發射了ViaSat-3和EchoStar 24兩顆通訊衛星,以及NASA的靈神星小行星探測任務。2024年,獵鷹重型為美國國家海洋暨大氣總署(NOAA)發射了GOES-U氣象衛星,又把NASA的歐羅巴快船(Europa Clipper)送往木星。2026年它飛了3次:4月29日發射ViaSat-3 F3,8月30日發射NASA的南希·格雷斯·羅曼太空望遠鏡,10月1日發射NROL-97。NROL-97是獵鷹重型首次為美國國家偵察局(NRO)執行任務,這個機構負責營運美國的間諜衛星。
Falcon Heavy side cores have landed at SpaceX’s Landing Zones 1 and 2. https://t.co/oMBqizqnpI
SpaceX(@SpaceX) 在X上查看原帖
未來走向
SpaceX打算用星艦(Starship)把獵鷹重型建立起來的成本優勢再往前推。星艦是完全可重複使用的火箭,目標是在運載能力和每公斤價格上都超過獵鷹重型。在星艦真正接手這些任務之前,最重的地球靜止軌道衛星和難度最高的深空發射,仍由獵鷹重型來承擔。
總結
獵鷹重型把三枚現成的獵鷹9號核心級變成了SpaceX現役推力最強的火箭,又證明重型發射生意可以靠可重複使用硬體和更低的價格做下去。這些年裡,它把一輛Roadster送上了穿越火星軌道的航線,把一顆探測器送往一顆金屬小行星,還把一項旗艦級科學任務送上了飛往木星的路。馬斯克在X上解釋過為什麼要發射獵鷹重型和「星人」:「生活不能只是解決一個又一個令人難過的問題,總得有些東西能激勵你,讓你每天早上醒來都慶幸自己是人類的一員。我們就是為此才這麼做的。我們是為你們做的。」
Why Falcon Heavy & Starman? Life cannot just be about solving one sad problem after another. There need to be things that inspire you, that make you glad to wake up in the morning and be part of humanity. That is why we did it. We did for you. https://t.co/5STO7q4wro
埃隆·馬斯克(@elonmusk) 在X上查看原帖
時間軸
- 2011年4月:SpaceX在華盛頓特區的新聞發布會上公開獵鷹重型設計,當時預計2013年首飛。
- 2018年2月6日:首次演示飛行從甘迺迪太空中心39A發射台升空,把馬斯克的特斯拉Roadster和假人「星人」送入一條穿越火星軌道的日心軌道(繞太陽運行的軌道)。
- 2018年2月6日:兩枚側助推器在卡納維拉爾角同時著陸;中央核心級落在海上無人回收船旁邊的海裡。
- 2019年4月11日:Arabsat-6A發射,這是獵鷹重型首次執行商業任務,也首次採用Block 5構型(獵鷹系列的最終改進版本)。
- 2019年6月25日:為美國軍方發射STP-2任務(太空測試計劃第2次任務),搭載多個載荷。
- 2022年11月1日:美國太空軍前往地球靜止軌道的國家安全任務USSF-44發射,標誌著獵鷹重型重返發射。
- 2023年1月15日:美國太空軍第二項國家安全任務USSF-67發射,前往地球靜止軌道。
- 2023年4月30日:獵鷹重型以完全一次性構型發射ViaSat-3 Americas衛星。
- 2023年7月28日:EchoStar 24(Jupiter 3)發射,重約9.2噸,是迄今最重的商業地球靜止軌道衛星。
- 2023年10月13日:獵鷹重型發射NASA的靈神星任務,目標是金屬小行星靈神星(16 Psyche)。
- 2023年12月28日:USSF-52任務發射,搭載美國太空軍的X-37B太空飛機。
- 2024年6月25日:NOAA的GOES-R系列最後一顆衛星GOES-U(後更名為GOES-19)發射。
- 2024年10月14日:NASA的歐羅巴快船發射,前往木星的衛星木衛二(歐羅巴)。
- 2026年4月29日:ViaSat-3 F3發射,這是獵鷹重型的第12次飛行。
- 2026年8月30日:獵鷹重型發射NASA的南希·格雷斯·羅曼太空望遠鏡,這是它的第13次飛行。
- 2026年10月1日:NROL-97發射,這是獵鷹重型首次為美國國家偵察局執行任務,也是它的第14次飛行。
