[原创文章]猎鹰9成功挑战新极限，“质子”躲在角落继续哭！（含全程发射视频）

　　北京时间2017年5月16日07:21，在时隔整整两周后，猎鹰九号又一次发射了。载荷为海事的Inmarsat 5-F4卫星，这也是猎鹰9首次执行海事卫星任务。如果说此次进入常态化后的发射还有什么看点的话，那就是——这是猎鹰9有史以来发射过的最重的GTO载荷，重达6.1吨，不仅如此，猎鹰9火箭还“使出了吃奶的劲儿”，竭力将载荷送入尽可能高的轨道之中。
海事“三剑客”的补充星

　　首先简单说说今天的“主角”，Inmarsat 5-F4卫星采用波音的702HP平台，众所周知波音和SpaceX已经算得上“死对头”了，但是仍然在各个领域有着诸多合作，尤其是猎鹰9发射的商业卫星中，很大一部分是由波音承制。这就是商业市场的客观规律，虽然在某些领域两家撕的你死我活（比如波音和洛马合并而成的ULA）；但在另一些领域却是你我分工，各有钱赚，和平共处，相安无事。商业竞争又非私人恩怨，有钱不赚何乐而不为呢？就像三星和苹果是手机整机行业的冤家，但是又是苹果手机必不可少的承包商之一。

发射视频在此，我们经过剪辑，前面空白删掉，只放送到二级一次关机，目前文章内视频清晰度较差，想看高清版可以点击查看原文观看高清无码版

　　 Inmarsat 5-F4是第五代海事卫星平台的第四颗卫星
　　Inmarsat 5作为一个地球同步轨道星座，理论上仅需要三颗卫星就可以构成一个覆盖全球的通信网络（南北极不能完全覆盖）。但海事仍然决定发射第四颗卫星，一方面作为备份，另一方面也可为马兰西亚航空（没错，就是失联的MH370航班的公司）和卡塔尔航空提供Global Xpress卫星通讯（Wifi）和位置服务；当然，还可以为我们的一带一路进行服务。这和我国已经拥有了完整的天链一号01-03星，但仍然发射了天链一号04星是一个道理。此外据2015年海事的公告称，此次整星成本在2.2亿美元到2.5亿美元之间。
　　
　　2005年的印尼地震，由于地震摧毁了当地的地面通讯设备，只能通过海事这种卫星电话形式与外界联系，第一时间调集救灾力量，掌握灾区情况
　　 无独有偶，2008年的汶川地震中，卫星电话这种不怕山崩海啸的通讯方式惊醒了我们，为了保障我国在遭受严重自然灾害时的应急通信，填补国家民商用自主卫星移动通信服务的空白，我们的“海事卫星”——天通一号应运而生

　　海事的电话和通讯装置虽然昂贵，但对某些行业而言却是救命稻草
　　这一发是Inmarsat-5首次采用猎鹰9火箭发射。由于载荷太重，Inmarsat-5 F4是迄今F9发射的最重的GTO载荷，卫星重6.1吨（6086kg），89个Ka转发器，安装有XIPS-25推进器，比今年3月由猎鹰9发射的EchoStar-23卫星还要重，所以考虑到目前阶段5.3吨的回收运力极限，这次也只能无奈放弃回收。同时由于后勤船没有出港，基本可以判断整流罩回收实验也没有继续进行。
　　 扣罩画面，清晰可见卫星转发器和为适应猎鹰9二级而采用的适配器转接环（图下部银色部分）
　　下一发则是暂定于5月31日或者6月1日的CRS-11国际空间站货运补给任务，由于运力富裕，应该是照例进行陆上回收。当然，对于现在的SpaceX而言，这显然已经没有看头了。所以新的看点是——飞船复用。SpaceX是一家垂直整合程度相当高的企业，大量分包商和供应商的职责均被其自己揽入麾下，因此实际分配到货运龙飞船上的人手和设备都相对有限，为了能够腾出生产线和人员全力保障和推进载人龙项目的进度，SpaceX只能无奈祭出“无敌复用大法”，开始翻修从海上回收的货运龙飞船。虽然货运龙飞船最初就是可复用设计，而且初期甚至出现过防热大底设计过厚的现象（后经过适当减薄），但众所周知的是——海水对航天设备是非常非常麻烦的一种介质，经过海水浸泡的龙飞船如何拆换翻修才能维持其一如既往的稳定可靠是一个巨大的挑战。SpaceX公司预计将从CRS-11任务开始采用翻修的二手货运龙飞船，也就是说上次的CRS-10任务是最后一艘全新的货运龙飞船。
　　质子不哭
　　据SFN报道，此次发射不仅是GTO载荷最重，而且也将榨干火箭两级所有燃料，将卫星送入尽可能高的轨道。通常情况下，在不考虑倾角的前提下，只需要将远地点推送到36000km的同步转移轨道高度即可，但是这次，猎鹰9还要继续燃烧，继续抬高轨道，直至最终耗尽关机。之前根据媒体爆料，目标轨道可能高达200*63520km @24.6°（最终实际轨道仍有待确认，等晚上的轨道TEL消息），一个光杆全煤油二级火箭，能够将6.1吨载荷投送至远地点六万多公里的位置，不可谓不令人赞叹。同时，简单估算可得目前猎鹰9的标准GTO轨道投送能力已经超过7吨。
　　 SpaceX官方无水印发射美图
　　值得注意的是，第五代海事卫星之前F1-F3都是由质子-微风M火箭负责发射，分别于2013年和2015年（两次）发射升空，并已经投入使用。而本次发射原定依旧由ILS的质子火箭执行，但后来更改为猎鹰9火箭，预计于2016年发射，但由于2016年9月1日爆炸事故而无奈推迟，期间海事曾考虑过“叛逃”至阿丽亚娜5火箭负责发射（前几代海事卫星经常采用阿丽亚娜系列进行发射），也考虑过宇宙神5和老伙伴质子，但是随着SpaceX迅速的恢复了发射，这颗“逃兵”卫星又跑了回来。也就是说，这次发射成功象征着猎鹰9这款业界新贵已经正式从已经服役了50多年的质子火箭中“虎口夺食”。
　　 1965年首飞的质子系列运载火箭，现役型号为质子M，首飞于2001年，是ILS在商业发射中的主力
　　而根据ILS官方信息，现役的质子火箭（搭配微风-M常温上面级）向GTO-1800m/s投送的运力为6920kg，向GTO-1500m/s的投送运力为6300kg。根据上面的运力分析，一次性版本的猎鹰9已经和质子运力彻底重叠，形成了毫无疑问的正面竞争。质子这款已经拥有半个世纪历史的火箭虽然依旧奋战在商业发射领域的第一线，但是难免已经和俄罗斯的航天工业一同陷入一个尴尬的境地。

　　俄罗斯网友实拍的当年发射失败
　　近些年来，质子虽然是俄罗斯在商业发射市场上的主力火箭，但是由于俄罗斯航天待遇低，从业者流失严重，质量控制体系频频失效，导致质子及其微风系列常温上面级近10年来的安全记录“十分难看”，尤其是2013年质子发射格洛纳斯卫星失败的画面，至今仍然被各大媒体转发。再加上乌克兰内战，导致俄罗斯航天体系内众多系统分包出现断供危机，第聂伯运载火箭无限期停飞，海射被四处转卖却依旧重生无望，安加拉迟迟不能批量发射。以上种种种种，共同构成了俄罗斯航天领域的恶性循环：
　　质子发射业绩不好—保费上升—发射费用上升—客户流失—收入下降—从业人员流失—质保体系削弱—发射周期拉长—事故更加频发—业绩更加糟糕

　　去年爆出的质子发动机偷工减料的丑闻更是将质子推向风口浪尖，自去年6月9日发射 Intelsat 31卫星后至今，已经停飞近一年时间
　　截至目前，质子火箭已经停飞，由于需要细致的排查所有已经生产的发动机，复飞时间仍然没有最终确定。据俄媒报道，在排查过程中工作人员需要详细翻阅已经几十年没有人详细看过的质子早期设计图纸和设计文件，所以进度上有所拖延，由此也可见俄罗斯航天界目前的窘况。由于拖期和报价竞争力不足，目前质子手中的商业发射订单已经所剩无几。

　　俄罗斯依旧在想通过魔改质子来维持竞争力，但我个人观点是，质子太老了，算了吧，别折腾了，此处运力与ILS其余文件稍有出入，不过量级没问题

　　目前SpaceX的猎鹰9火箭6200万美元的公开发射报价已经相当低廉，只有印度和中国可以在报价上与之匹敌。如果未来复用火箭逐渐成熟，报价还将进一步下降。SpaceX官方表示尽管复用发射的一级火箭需要经过4个月左右的翻修，但仍然比新造一级节省近50%费用。公司近期将会为复用发射客户提供20-30%的折扣，远期有可能低至50%-60%。届时在商业发射市场上，SpaceX将有可能成为价格屠夫，倒逼同行业公司进行类似的创新。而仍然从事一次性火箭发射的同行虽然依然能够生存，但是日子绝对没有现在那么好过。
假如这发海事卫星给了中国呢？　　说完了俄罗斯，我们再聊一聊我们中国，假设一种情况，就是ITAR突然取消了，突然间海事想让中国来发射这枚卫星，我们会面临一个什么情况呢？情况就是我们没有一款现役的，合适的火箭来执行这次发射！

　　6.1吨的重量已经明显超过我国长三乙（包括最新改型）5.5吨左右的运力上限，长三乙只能流泪退出此次发射，而长征七号目前构型仅适用于LEO发射，无法承接。接下来我们就只能拿出过于强力的长征五号来执行这次发射了，但是众所周知，长征五号的GTO运力高达14吨（这个可能略有争议，我们取这种说法），理论上可以一箭双星（阿丽亚娜5的套路），所以来发射6.1吨的卫星实在是浪费，大马拉小车。结果就是价格低廉成熟的火箭打不动，能打动的运力浪费过多，成本上也未必十分具有竞争力。

　　6月即将升空的实践十八号卫星也是这种情况，卫星重约7吨，但这次任务特殊，运力浪费就浪费吧

　　未来东五平台一箭双星还是值得期待的，也是阿丽亚娜5的套路，但在商业发射市场上，还是一箭一星更灵活些，毕竟拼车不是一件容易的事情

　　图片出自论文《中国新一代中型运载火箭总体方案及发展展望》，作者范瑞祥、王小军等，刊发于《导弹与航天运载技术》的2016年第四期
　　所以说有些人可能已经猜到了，其实我想说个人希望能够尽快推出CZ-734这种构型的运载火箭（上图最右构型），并逐步替代已有的长三乙火箭，长征七号的火箭直径决定了它既可以在全新修建的文昌发射，也可以在西昌进行发射，是一种颇具潜力的型号。他只是在已有的无毒无污染的长征七号的基础上，添加一个高性能的氢氧三级（继承自长三系列），就可以具备相当优异的GTO轨道运力。当然这都是我个人观点，未来如果想要看到长七进入国际商业发射市场博出一番天地，还要看高层的决策和航天人的努力了。
　　出处同上
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