走近又一未来世界级重型火箭——“新格伦”

　　早在今年3月初，蓝色起源（Blue Origin）公司就释出了自2012年就开始研发的“新格伦”（New Glenn）火箭的首支短片，短片展示了“新格伦”火箭发射升空、将卫星送入地球轨道以及第一级推进器返回地球并在海上回收平台降落的全过程。

　　视频来源：Blue Origin
　　接下来的这一段视频则向我们展示了“新格伦”的结构特征和一些预估参数。通过这段视频，我们将在数字方面领略到“新格伦”的强大。

　　视频来源：https://www.youtube.com/watch?v=xXA-E1cCh-c
　　强大的第一级推进器

　　“新格伦”与各个时期火箭的对比图。（右2至右4依次为“新格伦”第一级可回收推进器、三级结构火箭和两级结构火箭）
　　图片来源：Blue Origin
　　通过上图“新格伦”和已退役、现役以及研制中的各型火箭的对比，我们不难看出，“新格伦”有着非常“强壮”的第一级推进器，横截面直径大概是“猎鹰”9号（上图右6）的2倍左右，两级和三级结构火箭的高度也超过了所有现役火箭。“新格伦”第一级推进器输出的推力将达到17132.5千牛，与重型“猎鹰”（上图右7）第一级推进器（由3支“猎鹰”9号第一级推进器组成）22695千牛的推力也已相差不远。
　　“新格伦”的强大不仅仅体现在体积和推力方面。据Jeff Bezos透露，“新格伦”可回收的第一级推进器将能够重复发射100次左右。如果能做到这一点，“新格伦”在发射成本和再利用效率方面也将异常强大。
　　BE-4引擎
　　强大的推进器自然离不开强大的引擎。今年3月初，蓝色起源公司的第一台Blue Engine-4引擎装配完成，Bezos连推两张图片并写到：“1st BE-4 engine fully assembled. 2nd and 3rd following close behind.（这是第1台装配完成的BE-4引擎。第2台和第3台将紧随其后。）”

　　图片来源：Twitter @jeffbezos

　　图片来源：Twitter @jeffbezos
　　BE-4除了装配自家“新格伦”火箭，还极有可能装配联合发射联盟（United Launch Alliance，ULA）的下一代火箭“伏尔甘”（Vulcan）。

　　“伏尔甘”火箭模拟图。蓝色起源与ULA的伙伴关系由来已久。2005年前后，双方就有了初步合作。2009年NASA商业载人发展项目（Commercial Crew Development Program，CCDev)第一阶段开启后，双方开始了更为正式、紧密的合作。BE-4引擎就是由双方共同出资研制，没有依靠政府资金支持。
　　图片来源：ULA
　　BE-4引擎的独特之处在于它采用了液态天然气和液氧作为燃料。使用液态天然气这种相对廉价且燃烧效率极高的市售燃料将进一步减少购置燃料的成本。此外，液态天然气可以为燃料箱增压（自生增压），因此就没有必要再装配昂贵而复杂的独立增压系统（常使用氦气）。作为非常清洁的燃料，液态天然气不会产生煤烟（煤油燃烧产生）等副产品，这将有利于简化引擎的再利用准备过程。从上述几点来看，BE-4引擎在成本控制和再利用方面做足了功课。

　　BE-4引擎采用了单轴富氧分级燃烧（single-shaft oxygen-rich staged combustion）的循环方式（cycle），单个引擎输出推力2,400千牛（550,000磅力），燃烧室压力为13,400千帕（1,950磅每平方英寸）。
　　空气动力侧翼
　　在文章开头的第一段视频中，“新格伦”的一处设计十分抢眼——可旋转的空气动力侧翼（aerodynamic strakes，or aerodynamic control surfaces）。视频中，在返回地球大气过程中，空气动力侧翼通过调节气流方向，似乎起到了控制飞行方向和一定的减速作用，而且火箭直到快降落到海上回收平台时才再次启动引擎减速。通过这些细节，有媒体猜测“新格伦”可能采取不同于“猎鹰”9号再入大气层减速喷射（re-entry deceleration burn）的再入减速方式，在临近降落之前引擎可能不会再次启动。但“新格伦”最早要在2019年才会进行首飞，一切还都是未知数，但空气动力侧翼的设计确实为思考更多再入大气层的方式拓宽了思路。

　　SpaceX“猎鹰”9号火箭第一级推进器再入大气层减速喷射过程示意图。
　　图片来源：zlsa design
　　重型火箭的黄金时代
　　未来几年，SpaceX的重型“猎鹰”火箭、NASA的SLS火箭以及蓝色起源的“新格伦”火箭将在载荷能力、可回收能力、成本、效率等各个方面展开竞争。航天领域的商业化已经将我们带进了重型火箭的黄金时代，竞争者会不断涌现，我们也有幸成为这个时代的亲历者。但这场竞争并不是一场零和博弈。在这场竞争里，所有的失败都是全人类要汲取的经验，所有的成功也都是属于全人类的胜利。