BFR都要上架了，还不赶紧get一下这些火箭？
/ 文：鸑鷟鹓鶵
/ 编辑：haibaraemily
就在昨天（2018年9月18日），SpaceX宣布了第一位私人月球旅行者——43岁的日本企业家前泽友作。
前情提要看这里 → 时隔51年，第25个去往月球的人类
他将在2023年乘坐SpaceX公司的大猎鹰飞船BFS（Big Falcon Spaceship）展开一场私人绕月飞行之旅。
他还发起了一个#dearMoon的项目，把BFS飞船整个包了下来，届时会邀请6-8位艺术家朋友一起参与这场豪华旅游…
为什么要邀请艺术家们一起？答案在这里。来源：#dearMoon，听译：@haibaraemily，压制：尞祡
不管是私人月球旅行，还是火星移 民，
让这些从科幻小说走向似乎不会太遥远的现实的，
是人类不断改进的重型火箭。
这次，SpaceX公司还公布了新版大猎鹰火箭BFR（Big Falcon Rocket）的详细情况。
这个近地轨道（LEO）运载能力有望超过把人类送往月球的土星五号的重型火箭，这个SpaceX计划将来用于载人登陆火星的大杀器，将会在这次的月球旅程中小试牛刀。
而在此之前，SpaceX已经完成了人类历史上一次里程碑式的发射：
2018年2月6日，猎鹰重型火箭（Falcon Heavy）发射成功并完成了两枚一级火箭的回收。
趁着这个机会，我们简单回顾一下几十年来的重型火箭们吧～
1
新的开始
1988年11月15日，能源号火箭搭载“暴风雪”号航天飞机升空，巨大的火箭可以将最大起飞重量高达70吨的航天飞机带上太空，这一巨大的成功却成为了那个航天辉煌时代的谢幕，此后，人类火箭的最高运载能力大幅缩水到原来的10~20%。
2018年2月6日，猎鹰重型火箭首箭发射成功，这是航天史上值得纪念的时刻，这标志着人类开始逐渐走出冷战后航天的低谷期。
这一刻，人们等待了30年！
人类飞向太空的梦想，在120年前被齐奥尔科夫斯基带回了现实。人们不得不承认，飞向太空是艰难的，也是效率十分低下的。
飞向太空必须达到地球逃逸速度7.9 km/s，这使得火箭需要大量的动力。而在动力的选择中，化学能火箭是目前相对最好的选择。
这个相对最好，其实也是很低效的，即便是使用化学能中最优的燃料液氧 液氢的组合，燃料也需要占据火箭83%的重量。
剩余的重量还需要搭建火箭，建造足够推力的发动机和装液氧液氢的燃料罐等等。
燃料烧完之后，装载燃料的“容器”会成为无用的重量，这会成为火箭的累赘，因此火箭会设计成分级式，不断抛除这些无用的重量（分级火箭），但目前分级的数量还很少，通常只有1-3级。级数越多，系统复杂度越高，火箭可靠性越低，也越容易失败。
满足了这么多苛刻的条件，最后飞向太空的部分往往也只有总重量的2%-5%。
想要稍微多带点东西去太空的话，就需要更大更重的火箭。
尽管探索太空是如此的艰难，人类迈向太空的脚步却从不停歇。
人们沿着齐奥尔科夫斯基的理论计算，一步一步的走向了太空。
北京时间2018年2月7日凌晨4:45，注定是一个里程碑的时刻：
猎鹰重型火箭首箭发射成功并顺利回收两枚一级火箭，成为冷战结束后目前最重的重型火箭，也是目前唯一的一型近地轨道LEO最大载荷重量超过30吨的重型火箭。
猎鹰重型的两个助推器成功回收。来源：SpaceX
与之相竞争的各种新型重型火箭也都在热火朝天的研制当中，无数人翘首以盼的新型重型火箭时代终于到来，或者说，无数人期盼的时代正一步步向前迈进。
2
重型火箭大家族
资料来源：NASA & ESA等，制图：@鸑鷟鹓鶵
最低调的是欧空局ESA和空中客车集团EADS利用世界上地理条件最优越的发射场——库鲁宇航中心，耕耘自己的重型火箭“阿丽亚娜”5E和未来的“阿丽亚娜”6系列，两者的近地轨道（LEO）最大载荷重量分别达到了21吨和20吨。
很显然，欧空局长期维持着中庸和够用的路线，并不想在重型火箭上有所作为，可惜了这么好的发射场。
最努力的是中国航天，中国航天的基础相对比较薄弱，投入的资金也最少，是这里单个性价比最高的，毕竟资金只能支持单个类型的重型火箭研制。但中国航天对重型火箭的未来需求可以说是日益增长。
目前中国的重型火箭有在役不久的LEO 25吨级的长征5号和展望未来20年力争世界先进水平的LEO 130-140吨级的长征9号。
最不甘的是俄罗斯航天局和科罗廖夫航天集团，提到苏联的重型火箭，大家很容易想到的是目前最大的烟花N1（俄语H1）火箭，由于其发动机推力不足，数量众多，使得飞行控制系统过于复杂，可靠性下降，最后没有成功发射。
然而苏联并没有结束对重型火箭的摸索，10年后，研制N1火箭的科罗廖夫航天集团为发射暴风雪号航天飞机，研制了能源号火箭，该火箭近地轨道LEO运载能力达100吨，携带满载的“暴风雪”号航天飞机后的LEO运载能力还有30吨余量。由于苏联解体的影响，能源号发射成功一次后就搁置了下来。
目前俄罗斯主力的重型火箭是“安加拉”A5和“质子”M火箭，两者在高纬度发射的LEO最大运载能力为23-24吨；而如果在库鲁宇航中心发射，LEO运载能力预计能达到25吨左右。
随着俄罗斯开始重新重视航天，曾经的科罗廖夫航天集团将以能源号火箭为基础，研制能源5V重型火箭，预计LEO最大运载能力为100吨。
最财大气粗的是美国，美国航天的最大特征是全面开花，这得益于多年的技术积累和大量的资金投入，使得美国有充足的技术储备和众多专业的航天工程师来多线程研发不同类型不同技术的重型火箭，实现因冷战结而被打断的技术研究。
SpaceX/蓝色起源/老牌的波音洛马联合发射联盟都早已开始招兵买马，研发新的重型火箭。
尽管土星五号退役后，美国30多年由波音和洛克希德马丁主导的重型火箭发射一直维持在20吨LEO量级，这一局面终于被猎鹰重型火箭打破。
SpaceX的猎鹰重型火箭首箭发射成功，将目前人类的LEO发射能力提升到了64吨。
于此同时，不甘落伍的其他航天公司也在努力研发重型火箭：
蓝色起源的重型火箭New Glenn预计2020年首次发射，预计LEO运载能力45吨；
联合发射集团的“火神”重型火箭也预计2022年发射，LEO运载能力约55-60吨；
当然，NASA作为美国的航天主导者和管理机构，绝不会袖手旁观。
早在2011年，NASA就已经在主导目前重型火箭的压轴戏——世界上堪比土星五号的新重型火箭——“空间发射系统”SLS，为美国载人航天飞船猎户座和载人深空探测铺平道路，SLS 1型的LEO运载能力就已经到了70吨，SLS 1B型和2型的运载能力高达105吨和130吨，接近土星5号140吨的水平。
NASA正在研制的下一代重型火箭SLS。来源：NASA
目前第一艘SLS正在建造中，预计2019年底发射，搭载无人猎户座飞船绕月飞行并返回。
SpaceX猎鹰重型火箭的成功发射是一个开始，这是航天领域复苏的脚步。未来我们必将看到更多航天领域技术发展带来的新飞跃。
3
屠龙少年
SpaceX打破了很多航天领域的陈规，实现了巨大的突破，未来志在必得，俨然一副与龙格斗中的少年。
大家是，或者曾经都是屠龙的少年，NASA也曾经是。
60年前，美国最早的航天探索群龙无首，三大死对头美国陆军、海军和空军“通力合作”，也使得美国在初期的美苏太空竞赛中很是被动。于是美国人决定成立一个专门负责航天的管理部门，这就是NASA。
NASA瞥了一眼美国军方的标准：如此繁琐，又如此地难以运作。
NASA举起了自己的剑，斩断了这些约束，在实践中重新形成了一套自己的标准，并逐渐成为了航天界标准化的标杆。
经过这么多年的技术积累，变动却变得越来越困难，哪怕是那些明显过度冗余的内容。屠龙少年最终被自己海量的积累压得难以动弹。
这时候又来了一个少年，叫SpaceX。
现在不是航天的预算太少么，我要低成本，我要回收火箭！
高可靠性意味着技术的老旧，我要用新技术，我要用新器件！
屠龙少年SpaceX威武地挥动着手中的剑。
NASA看得很开。为什么要自己抓SLS？这是载人航天的重型火箭，国之重器 ，也关系到宇航员的生命。
为什么只抓SLS？NASA也知道自己巨大的身躯就不和年轻人拼灵活性了。
于是，屠龙少年和龙幸福地生活在了一起，
看，这是你的SLS。
看，这是你的猎鹰。
公主？并不重要吧…
致谢
本文感谢知友@天才琪露诺的审稿~
关于作者
鸑鷟鹓鶵
（音yuè zhuó yuān chú）
现居北京，航空航天爱好者。
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