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2024年1月8日美国联合发射联盟公司（ULA）研制的“火神”运载火箭，执行“认证-1”任务成功将商业航天公司的“游隼”号月球探测器送入预定轨道，宣告ULA新一代主力运载火箭研制和首飞的成功。

“火神”作为美国新一代主力火箭，其设计、技术和性能都可圈可点。遗憾的是，可惜“火神”火箭生不逢时，随着“猎鹰”9号为代表的重复使用运载火箭的出现，“火神”火箭面对首飞即落后的窘境。

“猎鹰”9号可重复使用运载火箭。

现在乌克兰战火正酣，恐怕很少还有人记得，“火神”火箭的诞生，直接原因是2014年的乌克兰危机。那年起美俄政治互信断崖式下跌。俄罗斯副总理罗戈津多次威胁断供RD-180液氧煤油火箭发动机。美国联邦参议员麦凯恩也对“宇宙神”5火箭使用俄制发动机深感不满。

在他的推动下，2015年国防授权法案要求国防发射任务到2019年不再使用俄制发动机，为使用俄制RD-180发动机的“宇宙神”5火箭判了死刑。ULA为了国防发射业务合规，2014年9月宜布和蓝色起源公司联合开发BE-4液氧甲烷发动机，计划取代进口的RD-180发动机。

“宇宙神”5火箭采用俄制RD-180发动机。不但遭到美国国会的指责，而且如今已经“断炊”。

与此同时，为了应对廉价“猎鹰”9号火箭的冲击，也把下一代火箭的研制正式提上日程。

2015年4月13日，ULA正式宣布研制下一代运载火箭“火神”，“火神”火箭将取代现有的“宇宙神”5和“德尔塔”4火箭，目标是将发射成本比现役的“宇宙神”5火箭减半。“火神”火箭最初打算渐进式发展，第一级使用蓝色起源公司研制的BE-4发动机，箭体基于“德尔塔”4火箭第一级的5.4米直径和成熟的生产线，捆绑不同数量的固体助推器调节运力。第二级先直接使用“宇宙神”5火箭现成的“半人马座”上面级，再升级为更强大的5米直径先进低温上面级，飞行控制和整流罩也来自成熟的“宇宙神”5和“德尔塔”4火箭。

不同助推器配置的“火神”火箭。

ULA在“火神”研制上走渐进式发展的路线，最大限度继承现役主力火箭的技术和部件，降低新火箭的研制难度和研发成本，以及未来批量生产的成本，以实现发射成本减半的目标，和风头正劲的“猎鹰”9号火箭竞争。“火神”火箭最初计划2019年首飞投入使用。

2014年“猎鹰”9号火箭已经开始一级箭体垂直降落回收试验，探索火箭一级的回收复用。“火神”在复用概念上争锋相对。ULA总裁布鲁诺当时表示，一级箭体成本主要是发动机，回收庞大的箭体费效比太低，“火神”将使用“智能复用”系统，该系统只回收发动机舱。

“猎鹰”9号火箭一级箭体垂直降落回收

话说回来，波音公司上世纪就提出回收发动机舱的概念，“宇宙神”5火箭研制时也考虑过相同的复用概念。当然，“猎鹰”9号火箭的一级垂直降落回收，也有DC-X等试验飞行器珠玉在前。DC-X团队人员后来加入蓝色起源公司，研发了一系列垂直起降试验飞行器，证明了垂直回收的可行性。

总而言之，“猎鹰”9号和“火神”火箭的回收复用概念，都经过了前人的反复探讨和试验，两条路线孰优孰劣最终还要看工程实践的高下。

ULA还吸取了“宇宙神”5火箭的RD-180发动机受制于人的教训，不仅和蓝色起源公司共同研制BE-4发动机，还宣布要自建生产线独立生产BE-4发动机。BE-4发动机的研制主要由蓝色起源公司负责。

BE-4发动机作为“火神”火箭的主发动机，是“火神”研制的重中之重，这款发动机最晚要在2019年完成研制和认证，为“火神”火箭的首飞做好准备。蓝色起源公司更是雄心勃勃地表示，发动机能在2017年做好飞行准备。

ULA总裁布鲁诺与BE-4发动机合影。BE-4是“火神”的核心分系统，该火箭的多次推迟发射主要与它有关。

遗憾的是，BE-4发动机的研制反复出现问题：虽然2015年9月发动机就进行了100次分系统试验，但动力包(即涡轮泵和预燃室的组合）联动试车中出现爆炸事故，排除故障改进设计导致研制进度滞后。2016年为了满足新格伦火箭的要求，BE-4发动机又改进设计增加推力，直到2017年3月首台发动机才完成组装。

BE-4发动机的研制和试车进度很不顺利，2017年10月BE-4发动机首次进行了50%推力的热试车，试车时间约为3秒，此后很长时间推力都不达标。ULA认识到BE-4发动机的研制风险，但“火神”总体设计来不及再改弦更张，只能在BE-4发动机上一条路走到黑。

虽然BE-4发动机早在2019年2月就进行了1800秒热试车，但预燃室-涡轮泵的组合动力包发现重大问题，核心设计不得不推倒重来，直到2019年8月才进行首次全推力试车。2020年7月第一台BE-4发动机交付ULA，总裁布鲁诺8月还乐观表示第二台发动机很快就能交付。

但BE-4始终忙于解决涡轮泵的设计问题，涡轮泵工作的稳定性也不达标，直到2022年10月前两台发动机才交付ULA。该机构多次抱怨，BE-4发动机是“火神”火箭研制进度拖沓的罪魁祸首。

BE-4发动机地面试车工作进展缓慢，曾经因为爆炸事故摧毁了试车台。

“火神”火箭研制中出现的问题，不只是外协的BE-4发动机。“火神”最初要沿用现成的3米直径“半人马座”上面级，随后为了提高运力和通用化，上面级放大为5米直径，被称为“半人马座”5上面级。“半人马座”5继续沿用薄壳不锈钢设计，贮箱厚度进一步降低到1.07毫米，技术难度更大风险更高。

ULA早就提出5米直径的先进低温上面级概念，后来还提出适应长期在轨的集成流体管理系统。但“火神”火箭为了尽快获得载人认证，“半人马座”5暂时放弃了这些高端技术，保守设计的“半人马座”5上面级2023年地面测试中也出现爆炸事故，让原定2023年首飞推迟到2024年初。

话虽如此，如果不是遇到BE-4发动机研制进度的不断拖延，即使出现“半人马座”5测试爆炸的意外事故，“火神”火箭的研制也是相当顺利的。

“半人马座”上面级是洛-马公司的拳头产品，但它在23年试车期间发生爆炸，进一步导致“火神”火箭发射推迟

ULA成立于2006年，前身是波音和洛-马公司的运载火箭部门。波音和洛-马两家公司的发射部门，是美国火箭工业几十年合并组合后留下的精华，集中了美国传统液体运载火箭的精英人才。ULA成立后在很长时间内垄断了美国大中型火箭的发射业务。

ULA雄厚的人力资源储备，不仅让它创下了100%成功的完美发射记录，也有丰富的经验和技术研制新型运载火箭。“火神”火箭系出名门，作为一种典型的一次性火箭，在总体方案上做到了极致，其设计思路和技术性能都相当出色，堪称是完美的一次性运载火箭。

“火神”火箭的总体设计继承了“宇宙神”5火箭的成功思路：火箭芯一级使用大推力高比冲的液体火箭发动机，并捆绑数量可变的大推力固体火箭助推器。芯二级使用高性能的“半人马座”上面级，尤其是通过高比冲的氢氧发动机提高运力。

“火神”火箭在起飞级设计上取长补短，既有比冲高的芯一级液体发动机，也有推力大的助推器固体发动机，分别发挥高比冲和大推力的优势。而捆绑不同数量助推器的模块化设计，还能灵活调节火箭的运力，把通用化做到了极致。

“半人马座”上面级使用比冲高的RL10系列氢氧发动机，配合超薄壳不锈钢贮箱的干质比优势，提升了火箭运载能力，让“火神”火箭在性能上脱颖而出。

“火神”火箭芯一级直接使用“德尔塔”4火箭的生产线，沿用了5.4米的火箭直径和铝合金箭体，箭体长度为33.3米，火箭芯一级装有两台BE-4液氧甲烷发动机。BE-4发动机地面推力为250吨级，具备40%至100%的深度广域节流能力，虽然同为富氧循环高压补燃发动机，但其燃烧室压强只有13.4兆帕，约为俄制RD-180发动机的一半。

这是因为液氧甲烷推进剂理论比冲更高，但BE-4发动机比冲却略低于RD-180液氧煤油发动机的主要原因。当然，BE-4发动机虽然室压和比冲低，但设计制造也更简单，而且是美国研制生产的发动机。

集成BE-4的场景，一台发动机已经安装到位，需要把火箭旋转180度安装第二台。

“火神”火箭早期型直接使用3米直径的“半人马座”上面级，但随后统一升级5米直径的“半人马座”5上面级。“半人马座”5上面级全长11.7米，直径5.4米，装有54吨氢氧推进剂，以及两台比冲高于451秒的RL10CX氢氧发动机。相比“宇宙神”5火箭的3米直径“半人马座”，“半人马座”5上面级的推力增加约两倍，推进剂装载量增加到原来的2.5倍以上。

虽然“半人马座”5上面级没有使用集成流体管理（IVF)和先进低温上面级等先进概念，但它在轨工作时间从8小时提高到12小时，发动机具备多达7次的点火能力，为灵活执行地球高轨道发射任务奠定了坚实的基础。

“半人马座”5上面级是世界上最先进最强大的低温上面级，ULA公司据此把“火神”火箭正式命名为“火神-半人马座”。

“火神”火箭通用化水平很高，所有构型都使用相同的芯一级和上面级，通过调整固体助推器数量来调节运载能力。“火神”火箭选用诺斯罗普-格鲁曼公司研制的GEM-63XL固体助推器，GEM-63XL助推器全长21.98米，直径1.62米（63.7英寸），最大推力约210.13吨，真空比冲可达280.3秒。它和“宇宙神”5火箭早期使用的AJ-60助推器相比，具有成本低推力大性能强的优势。

固体助推器是在垂直厂房里安装到芯级上的。此时上面级还没有安装。

“火神”火箭根据任务运力需求，可选择0枚、2枚、4枚和6枚固体助推器的捆绑方案，运载能力覆盖了近地轨道10.8吨到27.2吨，同步转移轨道3.5至15.3吨，静止轨道2.6吨至7吨，地月转移轨道2.3吨至12.1吨的广阔范围，可实现对原有“宇宙神”5和“德尔塔”4全系列火箭的完整替代。

“火神”火箭整流罩直径5.4米，分为15.5米的标准罩和21.3米的长罩，长罩主要用于一箭双星发射，也能发射大型载荷。“火神”火箭使用标准整流罩时，火箭高度61.6米，使用长罩高度67.4米。ULA公司表示，“火神”的长罩整流罩拥有317立方米的内部可用空间，在世界大型火箭中独步天下。

“火神”火箭的未来发展也值得期待，ULA公司曾表示未来会引入IVF技术，将“半人马座”5上面级的长期在轨能力提高到3600小时。更遥远的未来ULA还要为“半人马座”5上面级增加在轨加注和重复使用能力，以在轨加注技术为基础，通过分布式发射还能革命性的提高深空运力。比如两枚“火神”发射后为一个“半人马座”5上面级加注，把12吨货物送上月球表面。

ULA公司还曾展示过三枚芯级并联的“火神”重型火箭图片和模型，“火神”重型火箭使用更大直径的整流罩，副总裁皮勒表示它的运力有很大提高。ULA公司的对比图显示“火神”重型火箭的同步转移轨道运力超过30吨！

2015年ULA正式开始研制新型火箭，最初计划2019年首飞，在推迟多年后，“火神”火箭终于在2024年初首飞成功。然而随着SpaceX公司“猎鹰”9号火箭的空前发展，“火神”火箭某种意义上说首飞即落后，实在是生不逢时。

“火神”火箭研制阶段也提出过复用方案：第一级发动机舱采用智能复用，第二级未来增加IVF功能和在轨加注能力，作为轨道拖车重复使用。然而，由于BE-4发动机研制的久拖不决，“火神”火箭只能暂时放弃这些新概念，集中全力确保研制和飞行认证的成功。

智能复用概念在“宇宙神”5火箭首飞的2002年，是属于未来前途无限的新颖概念；“火神”火箭开始研制的2015年，面对“猎鹰”9号火箭接二连三的垂直降落回收试验，已经有些底气不足了；等到“火神”火箭预定首飞的2019年，“猎鹰”9号火箭一级垂直降落回收已经司空见惯；至于“火神”火箭首飞成功的2024年，“猎鹰”9号火箭的复用发射成为绝对主流，甚至出现了连续19次回收成功的B1058.19火箭。一级整体垂直降落回收的路线取得了空前的成功。

2014年至2015年两条复用路线还前途未卜，但现在两者高下已分，面对“猎鹰”9号火箭复用的巨大成功，从美国“新格伦”和“中子”号，到中国朱雀三号和双曲线三号等一系列新火箭，都跟进了火箭一级整体垂直降落回收的路线。

令人吃惊的是，“火神”火箭首飞成功后，ULA公司总裁布鲁诺在推特上表示，将在第二次发射进行发动机回收试验！BE-4发动机最初号称能复用100次，虽然实际指标要打折扣，但液氧甲烷燃烧积碳很少，复用次数应该比液氧煤油发动机多，发动机不至于成为智能回收的短板。

ULA表示，不打算跟从“猎鹰”9号的一级总体复用模式，储罐与壳体不回收。

智能复用方案流程很复杂，它需要发动机舱自主分离，展开充气热盾，再入后打开降落伞，再由大型直升机空中捕获回收。从理论上说，智能复用的可行性不成问题，而且智能复用损失的运力很小，但回收方案如此复杂和昂贵，能否有效降低综合成本仍是未知数。

一花独放不是春，更多的回收复用路线探索，有利于对比找到最佳的工程技术路线，我们祝ULA公司好运吧。

ULA公司的发射记录相当辉煌，但无论是美国军方还是美国航空航天局，更不要说民间航天爱好者对它都颇有微词。ULA火箭全部发射成功的完美记录背后，是极其昂贵的火箭发射报价。因为哪怕没有一次发射任务，也要每年拨款约10亿美元维持人才队伍、生产线和地面发射设施的发射能力维持补贴。

卡纳维拉尔角的SLC40发射台归ULA公司使用，“火神”就从这里起飞。

毫不夸张地说，ULA公司早就习惯了“等靠要”的生存方式，公司作风更类似人们刻板印象中的老国企和官僚部门，做事缺乏主动性和积极性。哪怕是2014年乌克兰危机后，ULA公司当家主力“宇宙神”5火箭面临退役风险，但新一代“火神”火箭的研制，也离不开美军推动NSSL火箭竞标，NSSL第一阶段拿到价值9.67亿美元的研制合同。

ULA公司积习难改，在“火神”火箭上也有所反应。虽然一开始就说要做到发射成本减半，但“火神”火箭平均发射价仍高达1.1亿美元，不仅远高于“猎鹰”9号火箭的6700万美元，也远高于欧空局阿里安62火箭的8200万美元。即使未来智能复用系统达到了预定目标，仍无法和“猎鹰”9号火箭在成本上一较高下。

尽管如此，ULA公司在发射成本和复用技术上的落后，还不至于威胁到公司的生存。2020年8月美国国家安全发射第二阶段招标尘埃落定。合同总价值约35亿美元，包括34次发射任务。据称ULA公司获得了其中60%的发射合同，“火神”火箭拿到了保底的发射订单，但“火神”火箭研制进度的推迟，导致实际发射份额下降到54%。

2022年4月亚马逊公司公布了柯伊伯大型低轨道通信星座的发射合同，ULA公司凭借“火神”火箭拿到38次发射的商业订单，商业发射市场上也大有斩获。“火神”火箭今年4月的第二次认证任务，将发射商业补给服务的“追梦者”小型航天飞机，未来还有至少6次“追梦者”的货运发射，政府发射业务也有斩获。

“火神”的第二次发射载荷将是山脉航天公司的“追梦者”小型航天飞机，它将用于向国际空间站运送货物。

总的说来，“火神”火箭虽然没有和“猎鹰”9号火箭一争高下的可能，但在发射市场上仍有一席之地。如果发动机舱分离回收的智能复用路线成功，ULA公司估计能降低65%的一级成本，“火神”火箭的竞争力还有望得到增强，进一步坐稳美国发射市场第二名的位置。

波音公司的“星际航线“飞船现在用“宇宙神”5发射，今后将转移到“火神”上发射。

“火神”火箭的总体设计在传统运载火箭中相当出色，但随着火箭研制进度的不断推迟，首飞拖延到2024年，让它完全失去和“猎鹰”9号火箭一争高下的可能。“火神”火箭和背后的ULA公司，在传统航天时代做到极致，遗憾的是时代已经变了，商业航天浪潮的经营方式，并非是根据成熟的存量市场订单量体裁衣，而是创造新的市场需求，吸引资本市场关注融资，再去研制新的火箭和航天器。这对传统经营方式的ULA公司构成了降维打击，太空探索技术公司的空前成功就是最佳的例证。

“火神”火箭本身也有无法忽视的隐忧。ULA公司总裁曾提到，研制一种新型运载火箭需要大约20亿美元，其中新型主发动机的研制经费约10亿美元。ULA公司作为传统发射商，根本没有足够的资金研制新型火箭，只能在2014年寻求蓝色起源公司的帮助。

蓝色起源公司早在2011年就开始独立研制BE-4发动机，初衷是为自家大型运载火箭，也就是后来的新格伦火箭研制BE-4发动机。当年两家公司合作时，ULA公司采购BE-4发动机，还计划建立发动机生产线，而蓝色起源公司承诺不会竞争美国国防发射业务。

但蓝色起源公司却食言而肥，拿出“新格伦”火箭参与NSSL第一阶段的竞争。对于ULA公司来说，“新格伦”火箭没能拿到NSSL第二阶段的发射合同，暂时不用考虑蓝色起源公司的竞争。蓝色起源公司用BE-4发动机卡脖子的隐患始终挥之不去。

蓝色起源公司的“新格伦”重型火箭将对“火神”形成强烈竞争。

“新格伦”火箭推力和运力更大，第一级还是垂直回收复用设计，背靠超级富翁贝索斯的财力，理论上“新格伦”火箭的商业竞争力更强。遗憾的是，蓝色起源公司还真是祸不单行，不仅BE-4发动机研制进度反复推迟，“新格伦”火箭的研制更是如此。美军出于保守心态选择了“火神”，反而意外避开了新格伦火箭的大坑。

但是正如BE-4屡经拖延后修成正果，巨额投资下“新格伦”火箭也迟早会发射成功，“火神”火箭未来还是要面对“新格伦”火箭的竞争。现在亚马逊公司把一部分柯伊伯星座的发射订单授予ULA公司。如果“新格伦”火箭能及时研制成功，“火神”火箭的这38次发射任务能留下几次就不好说了。

蓝色起源公司凭借老板贝索斯强大的政治能量，“新格伦”火箭未来重新跻身NSSL竞争，拿到军方订单也毫不意外，这将对“火神”火箭的地位造成巨大冲击。

美国军方有尽量选择两家承包商，保持产品竞争和互为备份的采购传统，“火神”火箭虽然无法和“猎鹰”9号竞争，作为次优选择也有容身之地。但“新格伦”火箭挤进来的话，美军就没必要必须支持“火神”火箭了。更糟糕的是，蓝色起源公司还通过BE-4发动机卡着“火神”火箭的脖子，届时“火神”火箭的竞争劣势会更加明显。从长远看，随着“新格伦”火箭的成功，“火神”火箭即使不被淘汰，迟早也会被边缘化，拥有辉煌历史的ULA公司，终究还是要英雄迟暮了。

资本市场的鼻子一贯灵敏，虽然“新格伦”火箭尚未首飞，ULA公司的生死危机还没有到来，但ULA公司收入和利润的不断下降，已经引起了“鬣狗们”的注意。美国媒体2023年12月报道，航空军工巨头德事隆集团、贝索斯的蓝色起源公司和博龙资本管理公司都有意收购ULA公司。

对于ULA公司来说，无论哪一家收购成功，都无助于它重展往日辉煌。尤其是被蓝色起源公司收购，ULA公司的火箭团队可能整体并入新公司，去负责完善“新格伦”火箭或研制新型火箭。“火神”火箭恐怕会成为弃儿，为“新格伦”火箭让路腾出市场空间。ULA公司和“火神”火箭的危机，来得比想象中还要快。