在2025年3月7日的星艦發射任務中，星艦飛船（上面級）在大西洋上空經歷了“快速且非計劃”解體，高度大約為150公里，最終墜入巴哈馬群島附近海域，星艦的助推器則返回發射場。

現在，又一匹黑馬出現了，也借鑒了助推器回收的思路，有著相似的技術路線，這就是藍色起源公司研發的“新格倫”重型火箭。在1月份的發射中，“新格倫”火箭完成首飛，航天界認為，這次發射被認為是藍色起源與馬斯克的SpaceX展開全面競爭的關鍵一步，也標志著太空商業化時代的競爭趨勢已非常顯著。

“新格倫”火箭特殊的發射架十分搶眼

（圖片來源：Blue Origin）

藍色起源旗下的另一款火箭“新謝潑德”已經開始商業運營

（圖片來源：Blue Origin）

值得注意的是，藍色起源公司的創始人是杰夫·貝佐斯，他也是互聯網巨頭亞馬遜公司的創始人，從互聯網轉戰商業火箭領域，可見商業火箭的市場前景是非常誘人的，也是馬斯克的競爭對手之一。近兩年，貝佐斯在商業太空領域競爭中獲利：藍色起源公司旗下的“新謝潑德”（New Shepard）商業火箭已經開始收取門票，每個座位售價125萬美元，乘客可體驗短時間的失重和在約100公里的高度俯視地球，迄今獲利上千萬美元。

“新格倫”火箭的特點

名不見經傳的“新格倫”火箭在設計上也是一款以“可重復使用”為目標的運載火箭，其助推器的回收方式與SpaceX的獵鷹火箭相似，具體過程是：“新格倫”火箭的助推器在與第二級分離后，以軟著陸的方式降落在大西洋的一艘駁船上。但是在這次發射中，“新格倫”火箭的助推器卻丟失信號，原計劃的軟著陸以失敗告終。

“新格倫”火箭設計了尺寸較大的“邊條”和“小翼”

（圖片來源：Blue Origin）

在火箭家族中，“新格倫”火箭的定位與獵鷹火箭的升級版“獵鷹重型”相當，可以認為兩者是競爭對手的關系，且都使用了第一級軟著陸回收設計，也同樣使用著陸腿支撐的方式降落在海上駁船上，具有可比性。為了便于在下降過程中調整姿態，“新格倫”火箭還增加了尺寸較大的“邊條”和“小翼”，用于控制降落時的姿態。獵鷹火箭的助推器則使用氣動格柵技術，以控制降落時的姿態。

“新格倫”火箭的著陸支架

（圖片來源：etsy.com）

獵鷹火箭的著陸支架

（圖片來源：SpaceX）

從尺寸上看，獵鷹重型火箭的高度為70米，低地球軌道運載能力為60噸左右（助推器回收與不回收的運載能力有差異）；“新格倫”火箭高度為98米，低地球軌道運載能力為45噸。為什么“新格倫”火箭個頭更高，但是運載能力會相對低一些呢？

主要是因為獵鷹重型火箭的“底盤”比較有力，由三個助推器并聯，一共27臺梅林 1D（Merlin 1D）火箭發動機，每臺海平面推力約為845千牛。而“新格倫”火箭的第一級是由7臺BE-4發動機并聯，每臺發動機海平面推力為2400千牛。

由此看出，BE-4發動機雖然單臺推力表現比梅林 1D更強大，但是獵鷹重型火箭卻有27臺之多，“新格倫”火箭7米的超大直徑也只能容納下7臺發動機。獵鷹重型火箭的單個助推器則安裝了9臺體積偏小一些的梅林 1D發動機，通過并聯助推器來實現推力增加。

從兩者的設計路線可以看出，獵鷹重型火箭通過并聯助推器，安裝更多體積相對偏小的發動機來提升運載能力，而“新格倫”火箭則是通過提高單臺發動機的尺寸，實現增大推力。設計上的差異性會導致“新格倫”火箭第一級發動機數量只有7臺，獵鷹重型算上左右兩個助推器后卻有27臺之多，這也引來了當初外界對獵鷹重型提出的質疑：如何確保27臺發動機都處于良好的工作狀態？

“新格倫”火箭則避免了面對這個質疑，將第一級發動機數量減少到7臺，相比于控制27臺發動機，顯然確保7臺都處于良好的工作狀態的概率會更大一些，或者說會相對更有把握一些。

“新格倫”火箭第一級安裝7臺BE-4發動機

（圖片來源：spaceflight）

獵鷹重型第一級由27臺發動機組成

（圖片來源：SpaceX）

從商業運力角度看，SpaceX有獵鷹火箭和獵鷹重型兩款產品，低地球軌道運載能力分別約為22噸和60噸，“新格倫”火箭低地球軌道運載能力為45噸，剛好避開了這兩個數值，取中間值。這說明“新格倫”火箭的出現，對SpaceX的產品會形成一定程度的沖擊，不僅能鎖住需要22噸至45噸運力區間的客戶，還能向下兼容，對獵鷹9號固有的市場形成沖擊。從側面也可以看出，商業航天市場的競爭是非常激烈的，火箭運力出現了進一步細分，以搶占市場

液氧甲烷發動機是核心

研發火箭與航空器有著相似的路線——發動機先行，有了動力系統做支撐，后續研發相應的型號才有保障。

藍色起源公司研發“新格倫”火箭已經有近十年的時間，但起步要晚于獵鷹火箭。“新格倫”火箭所使用的BE-4發動機研發可追溯到2011年左右，這款發動機在2014年還被賦予了另一個目的，即取代從俄羅斯進口的RD-180火箭發動機，當時“聯合發射聯盟”（ULA）介入并選擇BE-4發動機作為“火神半人馬座”火箭的動力系統。BE-4發動機的特點是使用液氧甲烷作為燃料，是目前世界上比較流行的綠色推進劑，甲烷燃燒效率高、成本可控，有較大的應用范圍。

“新格倫”火箭所使用的BE-4發動機

（圖片來源：Blue Origin）

相比于煤油等碳氫化合物燃料，后者會形成大量的副產物，多次重復使用可能會導致發動機內部的管路堵塞，液化的甲烷則沒有這方面的問題。同時，液化甲烷所需的燃料箱尺寸更小，比煤油燃料更有優勢。此外，液化甲烷不易蒸發，安全性更高，適合長期在太空環境中儲存，當然也適合長時間深空飛行使用。

液化甲烷還有一個特點，儲存溫度與液氧比較接近，某些相似的物理性質意味著推進劑閥門、罐體等設備和制造可以實現標準化，從而降低生產成本。可重復使用火箭之所以成為當前航天界的熱門，一方面是進入軌道需要降低成本，重復使用的發射單價會顯著降低；另一方面則是長時間深空飛行也需要可重復使用的甲烷發動機

“新格倫”火箭正式研發時間在2016年對外宣布，確定了第一級攜帶7臺BE-4發動機軟著陸回收的方案。當時，SpaceX的獵鷹火箭已經完成了第一次回收，從技術角度講，獵鷹火箭已驗證了該方案的可行性。從長遠看，軟著陸回收設計還有一個目的：這種方法適合在地外天體上登陸，比如登陸月球或者火星，只需要尋找一塊相對平整的地方，就可以實施軟著陸，該方法甚至可能推廣到登陸其他巖質天體。

軟著陸回收方法遠期看也適合在地外天體上登陸

（圖片來源：Astronomy magazine）

從運載能力方面看，“新格倫”火箭的數據要強于當時的獵鷹火箭。到了2018年，商業火箭競爭開始更加激烈，SpaceX推出了三個助推器并聯的獵鷹重型，大幅度提升了運載能力。即便如此，“新格倫”火箭所定位的低地球軌道45噸運載能力，仍然很有吸引力，錯開了獵鷹火箭和獵鷹重型火箭的運力區間。

“新格倫”火箭第二級回收難度較大

“新格倫”火箭定位為可重復使用火箭，設計人員便打算將成本降低到極致：第一級和第二級計劃全部回收使用。目前“新格倫”火箭只能回收第一級，即7臺BE-4發動機，著陸方案與獵鷹火箭相似，都是利用發動機反推的方式降落在駁船上。這艘駁船的名稱叫LPV-1或者是杰奎琳（Jacklyn）號，杰奎琳是貝佐斯母親的名字。這一點與獵鷹火箭所使用的著陸駁船命名有些不同，馬斯克以科幻小說中出現的名稱為回收助推器的駁船命名。

藍色起源公司對于發射成本控制表現出更高的要求，僅僅回收第一級的7臺發動機顯然不夠，從2021年開始，該公司宣布著手對火箭的第二級收回方案進行研究。第二級安裝了兩臺昂貴的BE-3U發動機，如果能回收，那么發射成本還能進一步降低，目前獵鷹系列火箭還無法實現第二級的回收。

用于回收“新格倫”火箭第一級的杰奎琳號駁船

（圖片來源：Blue Origin）

用于回收獵鷹火箭第一級的駁船

（圖片來源：SpaceX）

第二級回收有多個難點，為此，藍色起源啟動了“賈維斯計劃”，目的是開發出完全可重復使用的第二級，但這個計劃面臨巨大的挑戰。SpaceX的策略是轉入星艦火箭的研發，讓星艦返回地面，助推器則用筷子回收裝置夾住。

對藍色起源的“新格倫”火箭而言，第二級推進器回收的難度主要體現在：

第一，著陸方案無法確定。火箭第二級工作高度超出地球大氣層，這意味著回收需要重新再入大氣層。目前提出過的著陸方案包括安裝類似航天飛機的機翼，通過滑翔的方式返回，還包括垂直著陸、降落傘等方案，由于不同方案所面對的問題不同，到目前為止都還未確定。

第二，著陸發動機可能需要更換。火箭第二級發動機主要工作環境是真空，如果返回地面，可能需要增加一種能夠在稠密大氣環境中工作的發動機，動力系統新增發動機又會導致運載能力下降。同時，這也意味著需要搭載不同的燃料，這顯然不是個好消息。

第三，再入大氣層需要安裝隔熱裝置，也會導致發射質量增加，運載能力降低。

第四，燃料箱需要特別定制。“新格倫”火箭第二級如果要實現多次重復使用，燃料箱就要承受多次發射和再入大氣層的工作環境。星艦之所以選擇不銹鋼作為材料，一方面是因為不銹鋼可耐高溫，另一方面是因為不銹鋼的價格更便宜，但缺點是不銹鋼重量是復合材料的數倍以上。

“新格倫”火箭第二級發動機

（圖片來源：Blue Origin）

對太空商業化的影響

藍色起源的“新格倫”火箭這次完成首次發射，無疑加劇了商業太空發射領域的競爭。藍色起源公司的策略是“兩手抓”：一只手抓亞軌道商業太空旅游，另一只手抓商業火箭發射，開始與SpaceX展開全面競爭。

在亞軌道商業太空旅游方面，由于SpaceX沒有相關的競品，藍色起源公司基本處于壟斷的局面，可以認為在這個方面貝佐斯是全面超越了馬斯克，這也是太空商業化的一個重要細分領域。藍色起源研發了“新謝潑德”號火箭，這是一種完全可重復使用的“小”火箭，攜帶一個載人艙，可容納4至6名乘客。火箭將載人艙送到100公里左右的高度，讓乘客體驗一段時間的失重后落回地面，火箭本身則通過軟著陸的方式返回。藍色起源以每個座位125萬美元出售，從2021年首次載人飛行至今，已經完成了近10次載人飛行，還有多次NASA的無人微重力研究任務，獲得了上億美元的收入。

“新格倫”火箭則是藍色起源公司的另一只手，低地球軌道運載能力達到45噸，可以勝任許多發射任務，與SpaceX的獵鷹系列火箭形成競爭關系。

藍色起源旗下的“新謝潑德”火箭已經開始商業運營

（圖片來源：Blue Origin）

接下來，亞馬遜將使用“新格倫”火箭發射互聯網衛星星座，以及建立商業空間站，參與NASA的空間發射任務，甚至還有可能加入阿爾忒彌斯計劃。根據藍色起源的運營策略，該公司不僅打造適合普通人的太空失重體驗項目，還開發發射航天器的重型火箭，同時在這兩個方向布局說明太空商業化時代正在悄然到來。

大規模開發太空，就需要比以往更嚴格地降低入軌成本。目前，全球范圍內，有多款可重復使用火箭正處于研發之中，競爭也會趨于激烈，尤其是在亞軌道失重體驗方面，門票單價相對較低，有較大的獲利空間，是太空商業化競爭的又一個重要領域。

參考文獻：

1.《甲烷發動機專為未來太空運輸而設計》

2.《甲烷發動機改善太空旅行》

3.藍色起源“賈維斯計劃”測試罐的首批圖像

4.獵鷹9號的第二級火箭降落到地球有多困難

5.維基：新格倫火箭

出品：科普中國

作者：川陀太空（科普創作者）

監制：中國科普博覽