01 火箭的“绝对核心”

任何一枚火箭的核心，都是火箭发动机。这个道理，可以应用到几乎每一种运载工具上，但相对汽车轮船发动机，火箭发动机的应用难度显然更大。因为，航天领域对推力与爆发力的巨大需求，是别的工程领域很难见到的。

1942年10月3日，德国首次成功地发射了人类历史上第一枚弹道导弹——V-2，V-2是单级液体火箭，全长14米，质量为13吨，最大射程320公里，其动力系统选用液氧/酒精液体火箭发动机，推力可达26.5吨。

而1969年阿波罗登月所使用的火箭土星五号，更是高达111米，比自由女神像高18米；起飞全重达3000吨，大约是1700辆奥迪A6的重量。想驱动这么一个庞然大物，自然对发动机有着极高的要求。

土星五号火箭

土星五号所使用的一级火箭由5台巨大的F-1煤油液氧发动机组成，F-1煤油液氧发动机是世界上推力最强的单燃烧室发动机，每台F-1发动机可输出约680吨推力，而其干重只有8.3吨。

每一秒，F-1煤油液氧发动机都会消耗1789 kg液氧，788 kg煤油。

F-1发动机点火测试

整个土星五号每秒的推进剂流量可达12710升，在8.9秒内清空一个容量11万升的游泳池。在发射瞬间，土星五号推力峰值超过85个胡佛水坝。

整个登月任务，产生的能量，可以让一辆时速48公里的汽车，环球行驶800次。

但实际上，仅仅推力强、爆发力强还不够，火箭发动机还需要有足够高的强度。

一方面是温度的“冰火两重天”，火箭发动机上面对接燃料，下面排出燃气，燃料温度极低、燃气温度却极高。例如，液氧液氢燃料温度在零下180-250摄氏度左右，但它们燃烧后燃气温度高达数千摄氏度。

另一方面是高强度的流量冲击，正如前文提到的，以F-1为例，每一秒都会消耗近2500kg的燃料。燃料的高速流动会给发动机材质带来巨大的压力。

冯·布劳恩与F-1发动机

最重要的，发动机还一定要有绝对的稳定性，一枚火箭动辄造价数亿，加上所携带的昂贵航天器，一旦失败必定损失惨重。而火箭发射，永远只有成功和失败两种结果可言，任何一枚发动机都不能出问题。

02 RD-170背后的风云

第一部分我们谈到了F-1发动机。第二部分我们想和大家分享下，人类有史以来研制的推力最大的多燃烧室液体火箭发动机——RD-170火箭发动机及其背后的历史风云。

RD-170火箭发动机拥有4个燃烧室，1台涡轮泵和2个预燃室的发动机的海平面最大推力为740吨。

RD-170的涡轮泵功率为25.7万马力，相当于2.57个铁臂阿童木。

起初，RD-170发动机的研发是为了天顶号火箭和能源号火箭提供动力。上世纪90年代初，RD-170发动机已经成功进行了618次发射，但随着苏联的解体，洛克希德·马丁公司看中了RD-170系列发动机，购买了100多台RD-180（RD-170火箭发动机的燃烧室减半版本），将RD-170系列带到了大洋彼岸。

RD-180主要用在美国宇宙神系列运载火箭上。搭配不同的固体助推器，该系列火箭可以提供8吨到29吨的近地轨道运载能力。

该火箭即由RD-180驱动

据卫星与网络，在2013年的乌克兰危机中，俄罗斯之所以能肆无忌惮地收回克里米亚半岛，RD-180也起到了一定的制衡作用。

2014年美国国防部的一项报告显示，如果不能获得RD-180发动机，美国的军事航天计划将受到重创，而缓解这一问题的方案是有限的，因为数年内美国无法自己生产出合适的替代品。

此外，由美国航天专家组成的一个委员会对于在不使用俄制RD-180发动机下的美国航天发射情况进行了展望。委员会发现，失去俄制RD-180发动机将会导致31项任务的延迟，损失高达50亿美元，而且还会对空军长期的国家安全发射合同竞争造成严重影响。

俄罗斯对中国也将RD-180发动机作为某种制衡手段。

据环球网，2015年8月，俄罗斯官方宣布，中国提出了购买俄制RD-180火箭发动机的请求，具体合同将于年底准备完成。

2016年4月7日，俄罗斯航天国家集团公司又突然宣布，由于中国不是“导弹及其技术控制制度”成员国，俄罗斯暂时无法向中国出售RD-180发动机。

“发展航天、动力先行。”中国航天未来要想在世界占有一席之地，就要在新一代火箭发动机取得更多突破。

03中国自己的发动机

实际上，中国航天人一直在努力。

1965年 “三线”建设开始实施，火箭发动机研制基地选址在陕西凤县，代号067。三线人的到来也让这个小山沟有了一个响亮的名字——红光沟。

这里别说设备，连个实验室都没盖起来。唯一的空房子便是厕所。

这个“厕所发动机实验室”从1970年一直使用到1981年

可谁也想不到，这个厕所，却是当时研制航天发动机的重要实验室。

10年间，就是在这个狭小的空间内，研究员们进行了上万次试验。因为密封条件有限，他们经常被试验产生的废气熏得头晕脑胀，只能吃妇女减轻妊娠呕吐用的维生素B6缓解。

后来，这款发动机被当时幽默的三线建设者们称作“厕所发动机”。而它正式的名字，叫做姿态控制发动机，是火箭精确入轨，飞船完美对接的关键。

1970年，在简陋环境里诞生了中国第一台姿态控制发动机。

1990年，推力更强、无毒无污染的高压补燃液氧煤油发动机研制提上日程，2001年，液氧煤油发动机整机试车首次取得成功。2012年，液氧煤油发动机终于通过了验收。

2015年9月，长征六号一飞冲天，中国成为继俄罗斯之后第二个完全掌握大推力高压补燃液氧煤油发动机这一尖端技术的国家。

长征六号

2019年，在102发火箭、492个航天器的世界航天发射版图中，中国航天以全年发射运载火箭34次的成绩再次占据全球发射次数榜首。而2020年，这一数字将有望突破40次，达到历史新高。

不过，新的挑战也随之出现，当下国际商业航天运作和研发创新模式已今非昔比。在美国，诞生了太空探索技术公司等一批新生代航天私企，不仅让美国在低成本商业航天领域占据先机，也让美国航天局得以专注于更具雄心的任务。

以太空探索技术公司为例，发射一枚“猎鹰9”的成本已降至6200万美元，“猎鹰重型”为9000万美元。而在航天飞机时代，发射成本则为2亿至4亿美元。

猎鹰9号

对比而言，中国民营航天起步较晚。不过，近几年在开放政策的鼓舞下，民营航天公司开始遍地开花。

2019年4月，《国家航天法》已经列入第十三届全国人大常委会立法规划，其中将纳入商业航天发展。

同年，航天民企、北京星际荣耀空间科技有限公司在中国酒泉卫星发射中心成功发射双曲线一号运载火箭，这是中国火箭民企首次成功实施入轨发射，并实现“一箭双星”。

双曲线一号发射

蓝箭航天研制的“天鹊”TQ-12液氧甲烷发动机也于2019年100%推力试车圆满成功。九州云箭研制的首台全尺寸涡轮泵介质试验也于同年成功，标志着中国商业航天在火箭发动机关键零部件领域取得新突破。

据测算，未来十年，中国商业航天的市场将达到8000亿元规模。

近期，星际荣耀研发的“焦点一号”火箭发动机已相继完成多次全系统长程试车、二次启动试车、大范围连续变推力试车，累计试车时长突破2400秒。蓝箭航天研发的“天鹊”10吨级液氧甲烷发动机（TQ-11）也完成了单次时长达3000秒的热试车考核，创造了国内泵压式低温液体火箭发动机单次试车时间最高纪录。

焦点一号试车

火箭是人类进入太空的最主要方式。为了探索和利用更深远的宇宙，中国正研发更先进的火箭运输系统。随着人类太空探索能力的不断成熟，“如何进入太空”的问题已逐渐转为“如何低成本进入太空”。

商业航天将成为航天低成本探索的生力军。中国商业航天力量正在崛起，“散、弱、小”的发展态势已开始改变。随着中国商业航天产业不断壮大，全社会将越来越多地享受太空活动创造的产品和服务所带来的便利。

出处：头条号 @银河航天