猛禽引擎

猛禽（Raptor）引擎是太空探索技術公司（SpaceX）的可重複使用火箭引擎，負責托起星艦（Starship），也就是SpaceX這套完全可重複使用、按飛往火星的規格設計的發射系統。猛禽燒的是液態甲烷和液氧，這種組合叫液氧甲烷（methalox）。它也是第一款飛上天的全流量分級燃燒引擎。SpaceX指望靠它把進入軌道的價格壓下來，壓到去火星只是預算表上的一項開支。

猛禽引擎是什麼？

猛禽是一款液氧甲烷火箭引擎，設計目標是點火、回收、再點火，而且週轉要快。超重型助推器（Super Heavy）裝有33具猛禽，星艦太空船（上面級）裝6具：3具針對海平面調校，另外3具是猛禽真空版引擎（RVac），專為太空真空環境設計，鐘形噴嘴做得更大，好適應高空稀薄的空氣。選甲烷、不選獵鷹9號所用的煤油，理由直指火星。甲烷燃燒更乾淨，不容易結焦（燃燒留下的積碳會堵塞引擎，讓重複使用更難）；而且將來可以在火星表面用當地現成的二氧化碳和水製造出來。

為什麼要造猛禽

進入太空的價碼一直是國家預算級別的，猛禽要解決的就是這個問題。火箭能重複使用之前，把1公斤貨物送上低地球軌道（LEO）要花近1萬美元，軌道幾乎成了各國政府和極少數億萬富翁的專屬俱樂部。對普通工程師或想當太空人的人來說，這個價格把門徹底關死了；放到整個社會，人類能在地球之外嘗試的事也因此大受限制。埃隆·馬斯克的思路是從火星上一座能自給自足的城市倒推回來，每一個部件都要看能不能把成本朝這個目標壓低，猛禽尤其如此。

猛禽引擎的工作原理

猛禽採用全流量分級燃燒循環：全部燃料和全部氧化劑在進入主燃燒室之前，都要先流經兩個預燃室，一個富燃、一個富氧。這樣一來，推進劑一點都不會白白排掉，渦輪的工作溫度也更低。這種引擎最早出現在20世紀60年代蘇聯的RD-270設計中，但RD-270始終沒能上天，猛禽才是同類引擎裡第一款真正飛起來的。猛禽的燃燒室壓力約為300至350巴（1巴約等於1個大氣壓），高於俄製RD-180引擎的267巴；壓力越高，同樣大小的引擎推力就越大。三代下來，猛禽的海平面推力從185噸提高到280噸，增幅約一半。

推力一路提高，引擎卻沒有跟著變大，反而一代比一代輕：乾重從猛禽1的2080公斤降到猛禽3的1525公斤，減輕約27%。猛禽3把隔熱罩和外部管路直接整合進引擎內部，省掉了過去要用螺栓外接的零件，推重比（推力與引擎自重之比）因此超過180。一級火箭要托起壓在上面的全部重量，拼的就是用更輕的引擎拿到更大的推力。

猛禽的經濟帳

引擎怎麼分配，就能看出成本帳怎麼算。一整套星艦裝有39具猛禽，但分配並不平均。衝出稠密低層大氣這份力氣活由超重型助推器承擔，所以助推器裝的引擎比它托起的太空船多得多。按SpaceX公佈的資料，V3版助推器上的33具猛禽3同時點火，起飛推力約8240噸（80.8兆牛，約1820萬磅力），是當年把阿波羅太空船送上月球的土星五號火箭推力的兩倍多。由於助推器每次飛行都要用滿33具引擎，每一代更輕、推力更大的猛禽，都會在SpaceX造的每一套火箭上見到回報。單具引擎的成本也從猛禽1時期的近100萬美元，朝約25萬美元的目標一路下降。

猛禽引擎現狀

猛禽累計產量已超過600具，僅猛禽2的試車時間就已超過22.6萬秒。原型機正是靠這樣一秒一秒累積的點火時長，才成了真正的產品。2021年底那輪衝刺是全公司的頭等大事，因為馬斯克把提高引擎產量定為SpaceX的首要目標。後來產量確實上來了，到2024年已達到約每天1具。如今產線正在生產猛禽3，序號已排到幾百號，一具具從德州麥格雷戈下線。

未來走向

猛禽3是量產版本，採用一體化設計，目標是扛住再入大氣層的考驗，只需少量檢修就能再次飛行。引擎只有做到點火、返航、再點火都不用大修，每公斤成本才能隨著發射頻率提高而持續下降。2026年5月22日，猛禽3在星艦第12次試飛中首飛。第12次和第13次試飛完成了助推器返航重新點火在V3版上的首輪測試；第14次試飛中，太空船上一具真空版引擎提前關機後，太空船進入了軌道。

總結

工程目標和成本目標在猛禽身上合到了一起：引擎每減掉1公斤，進入軌道的成本就跟著降一點。猛禽接下來要過的是重複使用這一關：用發射塔捕獲V3版助推器，再讓這批引擎復飛。