绝对冷门的超级运载火箭—海龙火箭（Sea Dradon）

绝对冷门的超级运载火箭—海龙火箭（Sea Dradon）

美国历史上有着无数停留在绘图板上的火箭计划，在那些最著名的方案中就有海龙号火箭，它是一个庞然大物，甚至土星火箭在其面前都相形见拙。海龙这个点子是美国海军火箭先驱罗伯特．特鲁阿克斯（Robert Truax）想出来的（当时他已经退休）。特鲁阿克斯曾在北极星潜射导弹、维京探空火箭和索尔中程弹道导弹（IRBM）等项目上发挥过重要作用，当他于20世纪60年代在喷气飞机通用公司（Aerojet General）工作时，根据一份美国国家航空航天局（NASA）的合同，负责此方案的设计研究。项目的最终报告于1963年1月提交。

总质量:18000000公斤(39000000磅)。

有效载荷:450000公斤(990000磅)。（185公里(114英里)

高度:150.00米(490.00英尺)。）

直径:23.00米(75.00英尺)。

起飞推力:350000 .00 kN(78680000磅力)。

注意，这个起飞推力由一台发动机提供……

这个火箭方案经过了严格的技术论证和经费计算，最后没有付诸实施。主要原因是当时用不上，而且需要的经费太高了。另一位火箭先驱马克斯．亨特（Max Hunter）提到的“有限飞行率压迫。”即使在非常乐观的前提下，如喷

气飞机公司所愿，海龙每年能发射24次，它也不足以成为一种能有效运作的可回收火箭。可重复使用的经济性大概需要每年进行数以百计，甚至是数以千计的航天发射。这样的发射率无论是现在，亦或是在可以预见到的不远的未来都不会与几百万磅载荷相协调。总而言之，想将这样一种巨型运载火箭强加给现有市场，是犯了运载火箭产业的典型错误，这也是航天飞机未能成为一种可行商业发射系统的原因之一（实际上即便航空产业也在这个问题上犯过错，比如霍华德．休斯／Howard Hughes的H－4云杉鹅巨型水上运输机）。

罗伯特．特鲁阿克斯／喷气飞机通用公司海龙火箭方案与航空母舰的比例

按照特鲁阿克斯的方案，这种火箭可以将550吨的载荷送入一条306海里高的圆轨道，这差不多是土星5火箭载荷能力的4倍。由于起飞重量高达18000吨，海龙大到不能从陆地上发射，所以计划中它将被拖到海上发射，不过在特鲁阿克斯看来，这却成为了一个优点，他认为这将摆脱昂贵岸基发射设施的建造。此火箭直径23米，高150米，这还不包括发射它所需的海上压载平台，而如果安装一个太空舱和逃逸塔的话，高度还要再加15米。为了减少成本，特鲁阿克斯提出使用相对简单的技术。由于偏向于挤压式发动机，因而淘汰了涡轮泵，火箭每级只有一部发动机，推进剂类似于土星5。海龙的第一级推进系统包括一台采用RP－1煤油／液氧的发动机，推力近8千万磅，几乎超出土星5上F－1发动机50倍。海龙的第二级推进系统包括一部采用液氢／液氧的发动机，推力1412万磅，超出土星5火箭上面级使用的J－2发动机差不多60倍。预计这将是有史以来研制的最大型RP－1和液氢发动机。

特鲁阿克斯一直鼓吹以大设计余量的结构强化来减少成本。喷气飞机公司提议在一座船厂内使用造船材料，而非昂贵的航天材料制造海龙。这种通过低成本工业途径来进行制造的方式为后来那些设计了大傻推进器（Big Dumb Booster，BDB）或最低成本设计（MCD）的火箭工程师们所青睐。根据BDB和MCD所提倡的方式来降低成本并不需要重复使用硬件，而是按大余量利用规模化生产的低成本来制造极为简单的一次性硬件。在退役美国空军中校约翰．伦敦（John London）所著的《廉价低地球轨道之旅，实现大幅减少航天发射成本的方法》（LEO on the Cheap. Methods for Achieving Drastic Reductions in Space Launch Costs）一书中就纪录有这些想法，而此书也已成了BDB／MCD设计师们的“圣经”。

但是，特鲁阿克斯与后来那些追随者们的想法有一个很大的不同，在他看来，并不需要大规模生产海龙，同时发射完也不意味着可以一了百了。他认为较低的发射成本需要硬件可以重复使用，因此，在设计上，海龙可以利用巨型气囊减速再入，于海面溅落后，它将被回收。而这一要素恰恰是BDB／MCD的设计师们在引用海龙为设计先例时很少提及的。可是，在海龙的研究中，BDB／MCD设计师们还忽略了另一个问题，就是他们中几乎没有人从工程经济角度来仔细探索这种火箭。设计研究中的数字也显示出海龙并不会如预期般便宜。

喷气飞机通用公司对海龙项目的研究结果总结如下：大体上，此研究从成本角度确认了巨型、相对简易、可回收再利用运载火箭的有效性。预计开发总成本为28.36亿美元。直接发射相关费用为每磅载荷10美元至20美元。将研发成本分摊到240次发射中的话，则成本效益大约可控制在每磅载荷20美元至30美元。虽然原方案上并没有不可解决的技术问题，但是完全被动式可回收系统的技术可行性尚未得到验证。

第一级使用液态氮迫使推进剂进入引擎。 燃烧室压力20MPa，煤油储箱压力32MPa，液氧储箱压力17MPa。 81秒后燃烧室压力下降到14MPa,煤油储箱压力下降到20个MPa,液氧储箱下降到8.5MPa。 此时速度为1.8千米/秒，高度40公里。第二级有260秒的燃烧时间，燃烧室的压力较低，大约7MPa。 负责5.8公里/秒的速度增量，230公里达到环绕速度。 这一概念的一个重要特性是使用一个可扩展的喷管延伸段。 这将使喷管的面积比从7:1增大到 27:1。这个概念后来被充分发展，用于固体火箭以及和平卫士洲际弹道导弹。

海龙火箭方案对于分摊成本而言，10年至20年是一个很长的周期，利息在这么长的时间内肯定会有明显的变动。即便海龙作为一个政府项目上马，利息问题也不容忽视。考虑到项目必须从政府国库中“借”钱，所以按优惠利息还款就很重要。初期借款可以引入人为低利率，但这不能反映出航天项目的内在风险程度。通过向纳税人转嫁风险，政府项目可以在无形中规避这个问题，如此便出现了所谓的“滑稽会计学”。可私人投资者不会这样干，根据经验，面对这样的风险项目，他们也许期待内部收益率（IRR）至少为50％。根据总成本215.5亿美元计算，意味着必须要向初期投资者们回馈与补偿107.8亿美元，来弥补他们承担的风险。

如此一来，假设每年发射24次，便相当于每次发射需4.49亿美元，而如果每年发射12次，则每次发射需8.98亿美元。按一年发射24次计算，这使得每磅发射成本增加了408美元，而按一年发射12次计算，则每磅发射成本将增加816美元。

因此，以每年发射24枚火箭计算，海龙的发射总成本为每磅483美元至558美元，而基于每年12次发射的话，则发射总成本为每磅891美元至996美元，这比起原先预期的每磅150美元至300美元的发射总成本要高出许多。

而最大的问题在于，当时对于这么大的火箭来说，全年12次发射根本是不现实的，那相当于每年发射48枚土星5火箭。即便在阿波罗项目的高潮阶段，NASA也没有在一年中发射过两枚以上的土星5火箭。至于将海龙研究与一个非常大的政府火星项目联系在一起，根本就是无稽之谈。

放到如今来看，整个国际空间站（ISS）总质量不到100万磅。也就是说，为了满足低发射需求，海龙每年都要发射相当于12个国际空间站的任务，而即便采用了低发射率，也根本找不到这么多的任务来支持海龙运营。一旦达不到每年12次的目标发射率，那么其经济性就会转差。一旦变成每年6次发射，那么成本将达到每磅1707美元至1782美元，而如果年发射率减为4次，则成本将高达每磅2574美元至2599美元。

即便是看上去较为乐观的每年发射4至6次，也几乎能实现当时整个世界的发射需求。

大傻推进器的粉丝们也许会争辩说，一旦低成本发射系统实现，那么需求会提高。这种想法确实站得住脚，但增加不会一蹴而就，为了适应低成本发射的优点而开发新型载荷与市场要有个过程，而对需要经历长期政策拨款周期的政府载荷来说这点更加重要。投资额将不断增长，在投资者们等待新市场开发的过程中，资金成本将一路上涨。