+ 張雪松

俄羅斯航天衰落了么？瘦死的駱駝比馬大

+ 張雪松

蘇聯(lián)是第一個發(fā)射人造衛(wèi)星和將人送上太空的國家，俄羅斯雖然繼承了它的大部分航天遺產(chǎn)，但俄羅斯時代航天投資不多技術(shù)下滑，很多中國人覺得，俄羅斯航天要完蛋了！現(xiàn)在網(wǎng)上甚至出現(xiàn)俄衛(wèi)星導航系統(tǒng)并入北斗的誤讀，另一方面美國卻買俄國火箭發(fā)動機，這是不是美國日暮途窮的征兆呢？其實瘦死的駱駝比馬大，即使是病弱的俄羅斯航天，雖然綜合實力弱于美國，但總體實力仍然是不應小看的。

衛(wèi)星導航系統(tǒng)俄國更強

先說說衛(wèi)星導航系統(tǒng)的故事。美國最先研制和部署衛(wèi)星導航系統(tǒng)，冷戰(zhàn)期間兩強爭霸，美國開了頭蘇聯(lián)自然也跟上，于是有了格洛納斯（GLONASS）系統(tǒng)。由于蘇聯(lián)技術(shù)差衛(wèi)星壽命短，比如最早的技術(shù)試驗衛(wèi)星壽命僅有14個月，實用衛(wèi)星只有22個月，后來的改進型衛(wèi)星壽命也不過提高到3年，所以直到1996年初才建成擁有24顆運行衛(wèi)星的格洛納斯導航星座。俄羅斯隨后遇到金融危機，1996到2001年俄羅斯用質(zhì)子火箭一箭三星發(fā)射9顆格洛納斯衛(wèi)星，結(jié)果衛(wèi)星失效后得不到補充，到2001年整個導航星座只剩7顆衛(wèi)星還在工作，這時俄國經(jīng)濟困難連軍費都跌落到只有幾十億美元，軍用的格洛納斯系統(tǒng)看起來真要完蛋了。

格洛納斯衛(wèi)星

格洛納斯-M衛(wèi)星

21世紀石油大漲價，俄國航天也緩過氣來重振雄風，到2005年格洛納斯工作衛(wèi)星增加到12顆，新增加的衛(wèi)星主要是改進版格洛納斯-M衛(wèi)星，俄羅斯還研制了更現(xiàn)代化的格洛納斯-K衛(wèi)星，達到了GPS導航衛(wèi)星的水平。導航衛(wèi)星技術(shù)水平提高后，尤其是新衛(wèi)星設計壽命提高到7年和10年，格洛納斯星座補網(wǎng)就容易多了。2012年初俄羅斯的格洛納斯衛(wèi)星導航系統(tǒng)再次擁有24顆運行衛(wèi)星，重新?lián)碛辛颂峁┤蛐l(wèi)星導航信號服務的能力，此后俄羅斯的格洛納斯導航系統(tǒng)一直正常運行。

俄國最艱苦的時候也沒有放棄格洛納斯系統(tǒng)，建成而且多年連續(xù)提供全球服務后，當然更不會放棄，那么這個謠言是怎么回事呢？

由于各國衛(wèi)星導航信號都用相近的頻率，為此北斗-GPS、北斗-伽利略和北斗-格洛納斯的雙邊協(xié)調(diào)會議在不斷召開，互相協(xié)調(diào)避免沖突加強兼容性。有些人不僅孤陋寡聞而且望文生義，沒看到北斗和伽利略以及GPS召開協(xié)調(diào)會議的消息，只看看到北斗和格洛納斯進行協(xié)調(diào)的報道，衍生聯(lián)想俄羅斯這幾年經(jīng)濟困難，看來是維持不起格洛納斯系統(tǒng)，為并入北斗系統(tǒng)打前站。對于這種將想象當事實講的案例，只能說有些人思路實在太廣了。

格洛納斯-K衛(wèi)星模型

北斗區(qū)域?qū)Ш较到y(tǒng)服務區(qū)圖

其實較真起來，我們的北斗還是一個區(qū)域?qū)Ш较到y(tǒng)，而俄國的格洛納斯卻是穩(wěn)定運行了多年的全球?qū)Ш较到y(tǒng)。論衛(wèi)星導航系統(tǒng)的技術(shù)水平、組網(wǎng)能力，更不要說運行經(jīng)驗，中國都是不如俄羅斯的。衛(wèi)星導航上鄙視俄羅斯，甚至思路廣傳出格洛納斯并入北斗的謠言，實在有些自我膨脹、夜郎自大的味道。

俄國火箭發(fā)動機有求于人

美蘇兩強爭霸，總的說來航天上美國明顯技高一籌，不過尺有所短寸有所長，蘇聯(lián)在高壓補燃液氧煤油發(fā)動機上卻是一枝獨秀，液氧煤油發(fā)動機的技術(shù)和性能比美國更強。20世紀90年代美國空軍研制新一代一次性運載火箭（EELV），洛克希德公司就選擇了俄羅斯的RD-180高壓補燃液氧煤油發(fā)動機，簽訂合作協(xié)議進口了一百臺。這個案例，也是很多人認為美國火箭發(fā)動機技術(shù)不行的典型，然而真的如此么？

宇宙神5火箭使用RD180發(fā)動機

美國EELV火箭最終選擇了兩種火箭，洛克希德的宇宙神5和波音的德爾塔4，這是當年國防部長麥克納馬拉留下的德政，免得一家獨大壟斷后漫天開價。德爾塔4火箭使用美國普惠公司研制生產(chǎn)的RS-68氫氧發(fā)動機，這是一種300噸級的大推力發(fā)動機，也是世界上推力最大的氫氧發(fā)動機，而宇宙神5用的就是俄國動力機械科研生產(chǎn)聯(lián)合體（NPO Energomash）的RD-180液氧煤油發(fā)動機。美國當然能研制同樣性能的發(fā)動機，但自己做一個滿足需求的液氧煤油發(fā)動機遠不如買俄國貨便宜，全球化時代當然要全球采購降低成本了。

RD-180發(fā)動機的交易還有一個小花絮，美國公司認為庫茲涅佐夫設計局的NK-33發(fā)動機改進宇宙神火箭更合適，畢竟RD-180還在紙面上，而NK-33是N-1火箭的現(xiàn)成遺產(chǎn)，都是庫存的便宜貨，但俄羅斯國防部不干。1995年10月，俄羅斯航天局和國防部聯(lián)合致信洛克希德公司，希望洛克希德公司選擇RD-180發(fā)動機，美俄蜜月期間俄國官方的分量非同小可，最后美國公司果然選擇了RD-180，換句話說，RD-180發(fā)動機其實是俄國有求于人的產(chǎn)物，否則美國人就算不選NK-33發(fā)動機，也自己研制火箭發(fā)動機去了。

話雖如此，美國使用俄國發(fā)動機，如果沒法替代，那不還是有求于俄國么，那么美國到底有沒有能力生產(chǎn)RD-180這樣的發(fā)動機呢？2014年烏克蘭危機后，美國參議院麥凱恩等人上躥下跳，指責買俄國RD-180發(fā)動機是賣國，美國公司只好推動發(fā)動機國產(chǎn)化，準備以后棄用RD-180。普惠公司火箭分部拿出了AR-1大推力液氧煤油發(fā)動機，AR-1發(fā)動機單發(fā)地面推力226噸，雙發(fā)并聯(lián)即可取代單泵雙室的RD-180發(fā)動機。

聯(lián)合發(fā)射聯(lián)盟（ULA）決定研制火神火箭取代宇宙神5火箭，然而他們又想省錢，老伙伴普惠火箭分部的AR-1發(fā)動機反而成了備選方案，藍色起源公司自籌資金研制的BE-4發(fā)動機反而成了正選，因為BE-4發(fā)動機不用聯(lián)合發(fā)射聯(lián)盟分擔大部分研制資金啊。BE-4是一種單發(fā)推力約245噸液氧甲烷發(fā)動機，火神火箭第一級雙發(fā)并聯(lián)，同樣能取代RD-180發(fā)動機的作用。無論是AR-1還是BE-4發(fā)動機，都將在2019年左右完成研制，留給俄國貨的時間不多了。

美國不會再采購RD-180發(fā)動機，而俄羅斯國內(nèi)的新型安加拉運載火箭并沒有使用RD-180發(fā)動機，曾打算使用RD-180的Rus-M火箭因為預算不足被迫取消了，RD-180這種性能在今天仍然屈指可數(shù)的大推力火箭發(fā)動機已經(jīng)走到了末路。

阿羅杰特-洛克達因提出的AR1發(fā)動機（競爭火神火箭發(fā)動機）

聯(lián)合發(fā)射聯(lián)盟未來的火神火箭（首選BE4發(fā)動機）

2017年3月，第一臺BE4發(fā)動機下線（開始點火熱試車）

簡而言之，美國購買RD-180發(fā)動機，本來就是全球采購降低成本的產(chǎn)物，而且還是照顧美俄關(guān)系的結(jié)果。當美俄關(guān)系驟冷后，RD-180發(fā)動機的出口自然也就難以為繼了，那么美國受到的影響如何呢？美國運載火箭反而更加欣欣向榮，未來美國大型火箭包括重型德爾塔4、重型獵鷹、新格倫和重型火神，即使冷戰(zhàn)時期20噸級以上大運力火箭也沒有這樣盛況空前的繁榮場面。RD-180發(fā)動機問題上美俄到底誰有求于誰，結(jié)論不言而喻。