“新格伦”火箭二级点火测试

美国当地时间2024年9月23日，美国“新格伦”液氧甲烷运载火箭二级成功完成了点火测试，过程持续15秒，这是该火箭完整级段的首次运行，也是该箭通往首飞道路上的一个里程碑。目前，“新格伦”火箭已经无限接近首飞。

约翰·格伦（John Glenn）

作为与太空探索技术公司（SpaceX）同期诞生的另一家大型商业航天企业，蓝色起源公司（Blue Origin）入轨级运载火箭一直处于研发当中，“新格伦”则是其当前着重研制的型号，是当前蓝色起源公司与太空探索公司同台竞技的主力火箭型号。

“新格伦”火箭一级示意图

“新格伦”（New Glenn）以第一个绕地球轨道飞行的美国人约翰·格伦（John Glenn）的名字命名，为大型双低温液体运载火箭，采用两级串联构型。该箭一级长度57.5米（包括级间段），配备7台BE-4液氧甲烷发动机，由蓝色起源公司位于华盛顿州肯特和亚拉巴马州亨茨维尔的制造工厂生产。BE-4采用富氧分级燃烧循环，单台海平面推力250吨（2450千牛），海平面比冲约310秒，具备深度变推力能力，最大可节流至45%。BE-4是世界有史以来推力最大的采用富氧分级燃烧循环的液氧甲烷发动机。

BE-3U液氢液氧发动机示意图

该箭二级长度16.1米（不含发动机），配备2台BE-3U液氢液氧发动机，该发动机基于“新谢泼德号”亚轨道飞行器使用的BE-3PM氢氧发动机研制，由蓝色起源位于亚拉巴马州亨茨维尔的发动机制造工厂组装。BE-3U采用膨胀排气循环（expander-bleed cycle），单台真空推力达到约79吨（173000磅力），具备不少于3次的多次启动能力，最大可节流至88%。BE-3U是有史以来推力重量比最高的氢氧发动机之一。

“新格伦”火箭示意图

“新格伦”整箭高98米（320英尺），一二级主体直径7米（23英尺），起飞质量1500吨上下，起飞推力1750吨，该箭近地轨道（LEO）运力45吨，地球同步转移轨道（GTO）运力超过13吨。目前，在世界现役完成入轨发射的火箭当中，SLS重型运载火箭、“重型猎鹰”大型运载火箭的近地运力强于“新格伦”火箭。

“新格伦”运载火箭

“新格伦”运载火箭设计用于执行低轨星座卫星、高轨通信卫星和深空探测器的发射任务，为此，该箭配备了直径7米的“超大”整流罩。该整流罩包络空间远大于传统的直径5米整流罩，可以容纳更大批量的星座卫星和更大体积的其它有效载荷，比如大型高轨卫星和大型深空探测器。一旦“新格伦”火箭投入飞行，其直径7米整流罩将成为世界现役执行入轨发射的最大整流罩。

“新格伦”为部分可重复使用运载火箭，其一级可采用航线下回收，可重复使用至少25次。为了支持回收复用，蓝色起源公司对火箭一级采用了多重可复用设计，并在卡纳维拉尔角太空军基地打造了火箭维护厂房。

“新格伦”火箭一级级间段外侧配备了四个鳍翼，即四个可动气动控制面（actuated aerodynamic control surfaces），用于一级下降和着陆阶段的姿态调整。一级后半部配备了2个狭长的尾翼，为一级在返回地球的过程中提供升力和横向射程。在一级尾部发动机短舱外侧配备了6个液压驱动着陆腿，在着陆海上移动平台时用于支撑和固定一级。由于配备了直径8.5米的发动机短舱，在再入过程中起到了保护发动机的作用，这使得“新格伦”的一级在完成飞行返回时无需像”猎鹰”火箭芯一级模块一样进行再入点火。

为了支持“新格伦”火箭的运营，蓝色起源公司彻底重建了卡纳维拉尔角太空军基地36号发射综合体（LC-36），投资超过10亿美元。全新的LC-36于2021年完工，是卡角自20世纪60年代以来第一个彻底重建的发射综合体。36号综合体距离蓝色起源火箭工厂仅9英里（14千米），包括”新格伦”发射工位、运载火箭总装厂房、一级翻新厂房、推进剂设施和环境控制中心等设施。火箭一级回收之后，在翻新厂房进行简单维护后即可投入下一次飞行，如此“前店后厂”的设计将支持“新格伦”火箭实现高频次复用飞行。

美国当地时间2023年2月9日，美国国家航空航天局（NASA）的发射服务计划（Launch Services Program，LSP）授予蓝色起源公司逃逸和等离子体加速与动力学探测器（Escape and Plasma Acceleration and Dynamics Explorers,ESCAPADE) 合同，后者将使用“新格伦”火箭执行该任务探测器的发射工作。ESCAPADE是美国航天局行星探索小型创新任务（Small Innovative Missions for Planetary Exploration，SIMPLEx）计划的一部分，是一项研究火星磁层的双航天器任务。而在更早的时间，“新格伦”已经获得大量的发射订单。

2019年初，蓝色起源公司与Telesat公司签署了包含多次发射服务的协议，计划使用“新格伦”火箭为Telesat公司执行低轨星座组网发射。2022年4月5日，亚马逊选择使用蓝色起源的“新格伦”火箭进行多达27次的“柯伊伯”卫星星座组网发射。在该合同中，“新格伦”火箭被订购了12次发射服务，同时亚马逊公司可选择再进行15次发射。

在蓝色起源公司早期的计划中，“新格伦”火箭早在2021年就会执行首飞，但此后经历了持续数年的推迟，一直推迟到了2024年。今年，“新格伦”火箭首飞也已经遭遇数度推迟，导致原来的首飞载荷ESCAPADE火星探测器退出首飞任务，推迟至2025年初继续使用“新格伦”发射。

按照近期制定的首飞计划，2024年11月，在佛罗里达州卡纳维拉尔角太空军基地LC-36工位，“新格伦”火箭将实施首飞。目前看来，该箭较大的可能性会在12月实施首飞。在首飞任务中，“新格伦”火箭将搭载蓝色起源自研的“蓝环”航天器。与此同时，“新格伦”首飞任务也是该箭执行美国太空军国家安全太空发射计划任务的首次认证飞行。

“新格伦”火箭发射过程中，7台250吨级的液氧甲烷发动机同时点火推动“巨型”火箭垂直升空，必定是十分震撼的场面。一旦首飞成功，“新格伦”将成为世界现役第1型直径7米级运载火箭，也将成为世界现役完成入轨发射的运力最强的单芯级运载火箭。

作者：木兰星舟