蓝色起源的新格伦火箭

+ 张雪松/Nemo

蓝色起源的新格伦火箭

+ 张雪松/Nemo

随着新谢泼德亚轨道火箭的连续成功发射，尤其是在它首次完成了重复使用之后，更加吸引了全球众多目光。2016年蓝色起源公司又推出新格伦火箭，给人们带来了更大的惊喜。新格伦火箭的命名是为了纪念首位实现轨道飞行的美国航天员格伦，它将是蓝色起源公司最小的，但也将是参与商业竞争的主力运载火箭。

一鸣惊人的新格伦火箭和BE-4发动机

亚马逊公司的老板贝佐斯早在2000年就创建了蓝色起源公司，是不折不扣的老资格商业航天代表人物。但长期以来蓝色起源名声不彰，事实上，蓝色起源公司在商业航天公司中算是相当激进的角色，它最先验证火箭的垂直发射和着陆，并申请了船上垂直降落的专利。不过由于时运不济，它在发展过程中有些磕磕碰碰，最近两年才步入正轨。因为有一个财大气粗的老板，蓝色起源公司无需担心盈利问题，安心的进行技术研发，最终不鸣则已、一鸣惊人。一鸣惊人的就是新格伦火箭及其使用的液氧甲烷发动机BE-4。

蓝色起源公司建立之初，缺乏火箭发动机研制经验，研制的第一种双氧水火箭发动机BE-1的推力只有1吨，实在无法承担贝佐斯的梦想。BE-2发动机使用双氧水加煤油双组元推进剂，推力达到了14吨，但性能还是难以令人满意。飞跃性的进步发生在BE-3发动机的身上，BE-3是一种抽气循环的液氧液氢发动机，此前只有J-2T试验过这种循环方式，BE-3发动机的地面推力达到了约50吨，而且具有深度节流能力，推力可以在9吨到50吨之间快速调整。作为一家商业航天公司，迎难而上开发液氧液氢火箭发动机，体现了蓝色起源公司异乎寻常的勇气和杰出的技术，而自行研制生产涡轮泵，更为研制更大推力发动机奠定了坚实的基础。以BE-3发动机为基础，新谢泼德火箭连续成功发射。蓝色起源公司还将BE-3发动机改进为真空版的BE-3U发动机，这透露了该公司的志向高远。毕竟作为一种和我国YF-77发动机推力相近的上面级发动机，这得是多大的火箭啊！它的第一级要使用什么发动机呢？

谜底很快就揭晓了，2014年9月蓝色起源公司和联合发射联盟正式签订合作协议，蓝色起源公司授权联合发射联盟生产BE-4液氧甲烷发动机。

这个BE-4是何方神圣？根据国外航天媒体报道，它是蓝色起源公司2011年开始研制的新型大推力液体火箭发动机。蓝色起源公司暗地里不声不响的进行了3年多的秘密研制，并承诺发动机可在2017年左右完成。根据官方资料，BE-4发动机是一种使用液氧甲烷推进剂、地面推力高达2400千牛（245吨）的大推力火箭发动机，它还采用分级燃烧/高压补燃循环，其比冲比俄国的RD-180发动机还高，并且在发动机设计上要求能够重复使用至少25次，真是一个横空而出的惊喜。蓝色起源公司研制BE-4发动机当然不是未卜先知，2014年的乌克兰战争使美国国会对俄罗斯大搞禁运和航天合作禁令，它的受益者正是蓝色起源公司的运载火箭，据说也是该公司最小的轨道发射运载火箭。当时外界还猜测火箭可能类似宇宙神5火箭构型，采用第一级双发并联推动起飞，但大家都小看了贝佐斯和他的蓝色起源公司。2016年9月，蓝色起源公司公布了新格伦火箭的基本参数，让全世界大吃一惊。天啊，第一级7台BE-4发动机的名为新格伦的大型运载火箭，其推力足以媲美当时还在研制中的重型猎鹰火箭了。

贝佐斯和马斯克的火箭较量令人期待

贝佐斯和马斯克作为美国商业航天双雄，难免没有互较高下的心思。新格伦火箭研制始于2012年，分为二级火箭和三级火箭两种构型，第一级要具备重复使用能力，现在回顾其海上垂直落船回收的专利，便能知道蓝色起源公司对此肯定是蓄谋已久了，只不过因为经验不足在研制新谢泼德火箭上耽误了太多时间，才让猎鹰九号火箭的海上回收试验占尽风头。

根据官方数据，新格伦火箭的第一级直径约为7米，并联使用7台BE-4发动机；第二级使用单台BE-4发动机，毫无疑问它必然将通过真空性能优化，成为未来的BE-4U发动机；第三级使用BE-3U氢氧发动机。新格伦火箭是一个直径7米，长度82米（二级）或95米（三级）的庞然大物，而即便是最新版的猎鹰九号火箭也不过3.66米直径、70米长。换句话说，新格伦火箭外型上几乎相当于一个增粗了一倍但却更长的猎鹰九号火箭。蓝色起源公司已经买下了卡纳维拉尔角的LC-36发射工位，在更新发射工位后将从这里发射新格伦火箭。

新格伦火箭体积庞大，性能也十分出色。根据2017年3月蓝色起源公司发布的官方消息，二级版本的新格伦火箭的近地轨道运载能力约为45吨，同步转移轨道运载能力约为13吨。按照笔者的推算，不出意外这就是一次性使用的运载能力数据。但新格伦火箭的第一级设计上要求能够重复使用100次，将在海面回收船上着陆，第一级设计了6条着陆腿，任意一条着陆腿失效时仍可保证着陆成功。这种失效设计可能是吸取了猎鹰九号火箭回收中一条腿失效导致火箭倾覆的教训。国外航天爱好者称新格伦火箭使用气动舵面减速，海上回收损失的运力较小。即使如此，由于新格伦火箭箭体重量大，整体运力损失还是比较可观的，正常来说其运力损失会比猎鹰九号更大，乐观推算回收版二级新格伦火箭同步转移轨道运载能力约为10吨，这是足以媲美阿里安5火箭的运载能力，或许这也是得到Eutelsat公司青睐的重要原因。Eutelsat公司已经成为新格伦火箭的首个商业客户，其大型通信卫星的发射时间定于2021年，以此推断新格伦火箭的首次发射应该在2020年，以积累至少一次成功发射经验。