火箭中的“分级”是怎么评出来的，看完这篇你也能评了

众所周知，飞机或汽车都有各自的分级形式。比如世界通行的战斗机五代划分法，当前最高级别的就是以F22为代表的第五代战斗机。而汽车的分级形式则更多地体现在性能的不同，从HyperCar、SuperCar，到普通家用轿车，配置都是有从高到低。

　　但一谈到火箭分级，这件事恐怕没有那么简单。

　　虽然火箭会被按酬载能力分为超重型、重型、大型、中型到轻量级等等，但是随着技术的发展和市场环境的变化，运载火箭的发展也并不是只有向超重型发展这一个趋势。正因为评价一枚火箭所涉及到的要素太多，所以当前的一些分级方案都会有所侧重，也会有牵涉到作者自己主观判断的情况存在。

当今世界主流火箭

考虑到火箭的高复杂性，我们只列举一下火箭分级所涉及的几个要素，至于最终的分级结果如何，还请各位仁者见仁。

　　可靠性

　　我认为，可靠性是评价一型火箭最重要的要素。一次火箭的发射失误，先不谈在载人任务中会造成的巨大灾难，即使是发射卫星，其所造成的损失也是人们无法承受的。一颗卫星制造周期大约在两年左右，考虑到高昂的造价和时间成本，一次失败带来的损失是无法衡量的。

而从技术的角度来讲，火箭的复杂性有目共睹。从零开始去研制一枚类似中国长征2F的火箭至少也是8年起步。发动机，燃料箱，电子设备，通讯装置，抗抖动能力，空气动力等等方面，任何一步出错火箭就会完全作废。

很直接的例子就是去年SpaceX的CRS-7任务，火箭在起飞后2分19秒的时候在空中爆炸。而导致这次失败的原因就是在第二节燃料箱内的一个小型高压氦气罐的支架在火箭飞到最大动压的时候破裂，导致整个高压氦气罐撞击燃料箱后破裂，当燃料箱经受不住这么大的压力时就会发生爆炸。

链接两个黄色氦气罐的小支架折断后使得氦气罐击破燃料箱

从这件事我们就能看出，一枚火箭的可靠性是多么的重要。就更不用提当年“哥伦比亚号”和“挑战者号”这两架航天飞机的失事，都是因为一些人们可能会忽视的小问题。所以可靠性对于火箭来讲可能是最难实现的，也是最大的挑战。

如此一来，就会使人很自然地联想到将可靠性作为火箭分级的重要指标，但问题远没有这么简单。

　　举例而言，将人类送去月球的的土星五号超级火箭，除了依然保持着最高的有效载荷外，13次任务都成功了（虽然阿波罗6号并没有完全按计划执行任务，算是部分成功）。可这样几近完美发射成功率就可以将这型火箭推上火箭冠军的宝座吗？再例如，当今的可靠性之王宇宙神5号，67次任务全部成功，但并没有执行过任何载人任务，有效载荷也比不上土星五号。

宇宙神5号发射场景

中国的长征 2F 也是 13 次任务全部成功，而且有过很多次载人任务，但是论载重和推力都比不上宇宙神 5 号和土星 5 号。所以分歧就又产生了！

　　火箭发动机

当人们一聊起汽车时，动力总是一个绕不开的话题，火箭也不例外。当人们谈到火箭的时候，都会先谈到火箭的核心，也就是其发动机的性能。

火箭发动机试车

　　关于火箭发动机，推重比是一个指标，而且是越高越好，就像汽车也追求强大的马力输出和轻量化的车身。

火箭的发动机也是一样，在SpaceX推出Merlin之前，俄罗斯的NK-33一直高居推重比排行榜的榜首长达30多年，这期间知名的发动机都不如70年代初制造出来的NK-33。

那么问题来了，我们因此就认为航天飞机的RS-25、Atlas V的RD-180都不如NK-33吗？或者说现今SpaceX的梅林1D一定是最好的吗？

知名发动机的推重比

　　关于火箭发动机另一个指标也不能被忽视，那就是比冲，简单来说就是燃料的使用效率。而此时就会发现梅林1D的实力就很差了。暂且不用跟号称火箭发动机界法拉利的“RS-25D”（航天飞机主发动机）的超高效率作比较，梅林1D的比冲与我国90年代末生产的长征2F的主发动机都不可相比。而且梅林1D在飞行过程中还出现过爆炸的现象，所以可靠性也有着一些疑问。

知名发动机的海平面比冲对比

　　重复使用

最近很多篇文章高度评价火箭的可重复使用，认为这是一项颠覆性的科技进步。所以就对SpaceX的猎鹰9号和ITS推崇有加。而其实很多知晓火箭发展规律的人并不一定会赞同这一观点。

　　航天飞机肯定是可重复发射系统中的代表了。除了航天飞机上的外挂燃料箱之外，其他的部件都是可以回收的。

航天飞机着陆

　　然而，航天飞机虽然在30年中执行了133次任务，但是其高昂的价格一直是让NASA心痛的地方。

首先，在海上回收两个巨大的固体燃料推进器就是一大工程。

其次，在经历过起飞和返回地球时的高温和高压之后，对航天飞机的检修、翻新、测试又是一大笔资金。所以，一次重复使用下来，效率还不如一次性的火箭，这也就是为什么在90年代的时候美国空军部发布了EELV项目（改进型一次性运载系统），致力于更可靠、更经济的为美国政府提供服务。

　　虽然很多国家的航天机构有能力去做可重复使用的火箭，但他们认为，在可靠性和经济上都不如一次性火箭来得好。

NASA回收航天飞机的固体燃料推进器

当然，重复利用的价格问题被SpaceX解决了，SpaceX提供低廉的发射服务并可以重复使用其第一级火箭。可SpaceX虽然已经成功回收了6枚第一级火箭，但是他们并未开始利用这些火箭。

原本定于2016年第四季度会使用二手火箭的计划也因为9月份的爆炸事故给耽搁了，预计在明年第一季度SpaceX会发射第一个使用过的猎鹰9号第一节火箭，不过，具体的翻新价格也并不明朗，我们当然希望造价不会太贵。

　　当然，像SpaceX计划中的ITS第一节火箭降落了直接加注燃料后就可以立即使用，这样一来在成本上肯定是大大的降低，少去了翻新和测试的花费肯定会使可重复利用火箭受到更大的追捧。但是到目前为止，我们并没有看到类似的产品出现。

猎鹰9号全新的样子

猎鹰9号回收后的样子

　　所以，重复使用并不能衡量一个火箭的实力，经济性和可靠性上的问题一直是人们对于可重复利用火箭的质疑。

从另一个角度看，如果重复利用的火箭优势很大的话，那为什么NASA不继续做航天飞机项目了呢？

　　新旧之争

　　火箭的问题就是并非最新的东西就是最好的。这就是为什么我们可以看到现在唯一能载人去国际空间站的火箭是一款有半个多世纪历史的Soyuz-FG火箭（联盟-FG）。虽然联盟-FG 第一次发射是在2001年，但是它上面的许多设备包括火箭发动机都是上世纪60年代的产物。

同理，宇宙神5号也并不是多新的火箭，其RD-180火箭发动机是1998的产品。而法国的阿利亚娜5号使用的也是1996年的火箭发动机。

所以，我们仔细观察当今世界上主流的火箭，就会发现它们用的发动机、燃料箱等等都是上世纪的产物。

宇宙神5号上的RD-180发动机

就连要在2018年首飞的Space Launch System（太空发射系统）用的也是改进过的航天飞机的火箭发动机，燃料箱用的也是改进过的航天飞机的外挂燃料箱，两侧的固体燃料推进器用的也是改进过的航天飞机的固体燃料推进器。

　　再将我们上面比较过的发动机数据考虑进去的话，我们会发现在火箭这个领域内并不是最新的就是好的。我们只能说火箭是个太复杂的东西了，设计并制造一个火箭需要考虑的因素太多，就连火箭制造商们也只能去选择一些经受过时间考验的产物，从而确保他们产品的可靠性和可行性。

这也就是为什么他们不会去频繁的升级他们的产品，过于复杂的火箭在更换了一个小部件后谁都不知道会发生什么？

　　后面的话

所以，我们如何去评论什么样的火箭算是优秀，什么样的火箭算是差劲呢？宇宙神5号绝对稳定，但是它并不能把人类送上火星；土星5号绝对强悍，但是其昂贵的造价使得只有冷战的时候才做得出来；猎鹰9号绝对新颖，但这两年出现的事故让人非常担忧；ITS的概念绝对让人目瞪口呆，可是其夸张的参数一直无法让科学家们信服。

　　所以，你心中最好的火箭有是哪一个呢？

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