俄罗斯航天衰落了么？瘦死的骆驼比马大

+ 张雪松

俄罗斯航天衰落了么？瘦死的骆驼比马大

+ 张雪松

苏联是第一个发射人造卫星和将人送上太空的国家，俄罗斯虽然继承了它的大部分航天遗产，但俄罗斯时代航天投资不多技术下滑，很多中国人觉得，俄罗斯航天要完蛋了！现在网上甚至出现俄卫星导航系统并入北斗的误读，另一方面美国却买俄国火箭发动机，这是不是美国日暮途穷的征兆呢？其实瘦死的骆驼比马大，即使是病弱的俄罗斯航天，虽然综合实力弱于美国，但总体实力仍然是不应小看的。

卫星导航系统俄国更强

先说说卫星导航系统的故事。美国最先研制和部署卫星导航系统，冷战期间两强争霸，美国开了头苏联自然也跟上，于是有了格洛纳斯（GLONASS）系统。由于苏联技术差卫星寿命短，比如最早的技术试验卫星寿命仅有14个月，实用卫星只有22个月，后来的改进型卫星寿命也不过提高到3年，所以直到1996年初才建成拥有24颗运行卫星的格洛纳斯导航星座。俄罗斯随后遇到金融危机，1996到2001年俄罗斯用质子火箭一箭三星发射9颗格洛纳斯卫星，结果卫星失效后得不到补充，到2001年整个导航星座只剩7颗卫星还在工作，这时俄国经济困难连军费都跌落到只有几十亿美元，军用的格洛纳斯系统看起来真要完蛋了。

格洛纳斯卫星

格洛纳斯-M卫星

21世纪石油大涨价，俄国航天也缓过气来重振雄风，到2005年格洛纳斯工作卫星增加到12颗，新增加的卫星主要是改进版格洛纳斯-M卫星，俄罗斯还研制了更现代化的格洛纳斯-K卫星，达到了GPS导航卫星的水平。导航卫星技术水平提高后，尤其是新卫星设计寿命提高到7年和10年，格洛纳斯星座补网就容易多了。2012年初俄罗斯的格洛纳斯卫星导航系统再次拥有24颗运行卫星，重新拥有了提供全球卫星导航信号服务的能力，此后俄罗斯的格洛纳斯导航系统一直正常运行。

俄国最艰苦的时候也没有放弃格洛纳斯系统，建成而且多年连续提供全球服务后，当然更不会放弃，那么这个谣言是怎么回事呢？

由于各国卫星导航信号都用相近的频率，为此北斗-GPS、北斗-伽利略和北斗-格洛纳斯的双边协调会议在不断召开，互相协调避免冲突加强兼容性。有些人不仅孤陋寡闻而且望文生义，没看到北斗和伽利略以及GPS召开协调会议的消息，只看看到北斗和格洛纳斯进行协调的报道，衍生联想俄罗斯这几年经济困难，看来是维持不起格洛纳斯系统，为并入北斗系统打前站。对于这种将想象当事实讲的案例，只能说有些人思路实在太广了。

格洛纳斯-K卫星模型

北斗区域导航系统服务区图

其实较真起来，我们的北斗还是一个区域导航系统，而俄国的格洛纳斯却是稳定运行了多年的全球导航系统。论卫星导航系统的技术水平、组网能力，更不要说运行经验，中国都是不如俄罗斯的。卫星导航上鄙视俄罗斯，甚至思路广传出格洛纳斯并入北斗的谣言，实在有些自我膨胀、夜郎自大的味道。

俄国火箭发动机有求于人

美苏两强争霸，总的说来航天上美国明显技高一筹，不过尺有所短寸有所长，苏联在高压补燃液氧煤油发动机上却是一枝独秀，液氧煤油发动机的技术和性能比美国更强。20世纪90年代美国空军研制新一代一次性运载火箭（EELV），洛克希德公司就选择了俄罗斯的RD-180高压补燃液氧煤油发动机，签订合作协议进口了一百台。这个案例，也是很多人认为美国火箭发动机技术不行的典型，然而真的如此么？

宇宙神5火箭使用RD180发动机

美国EELV火箭最终选择了两种火箭，洛克希德的宇宙神5和波音的德尔塔4，这是当年国防部长麦克纳马拉留下的德政，免得一家独大垄断后漫天开价。德尔塔4火箭使用美国普惠公司研制生产的RS-68氢氧发动机，这是一种300吨级的大推力发动机，也是世界上推力最大的氢氧发动机，而宇宙神5用的就是俄国动力机械科研生产联合体（NPO Energomash）的RD-180液氧煤油发动机。美国当然能研制同样性能的发动机，但自己做一个满足需求的液氧煤油发动机远不如买俄国货便宜，全球化时代当然要全球采购降低成本了。

RD-180发动机的交易还有一个小花絮，美国公司认为库兹涅佐夫设计局的NK-33发动机改进宇宙神火箭更合适，毕竟RD-180还在纸面上，而NK-33是N-1火箭的现成遗产，都是库存的便宜货，但俄罗斯国防部不干。1995年10月，俄罗斯航天局和国防部联合致信洛克希德公司，希望洛克希德公司选择RD-180发动机，美俄蜜月期间俄国官方的分量非同小可，最后美国公司果然选择了RD-180，换句话说，RD-180发动机其实是俄国有求于人的产物，否则美国人就算不选NK-33发动机，也自己研制火箭发动机去了。

话虽如此，美国使用俄国发动机，如果没法替代，那不还是有求于俄国么，那么美国到底有没有能力生产RD-180这样的发动机呢？2014年乌克兰危机后，美国参议院麦凯恩等人上蹿下跳，指责买俄国RD-180发动机是卖国，美国公司只好推动发动机国产化，准备以后弃用RD-180。普惠公司火箭分部拿出了AR-1大推力液氧煤油发动机，AR-1发动机单发地面推力226吨，双发并联即可取代单泵双室的RD-180发动机。

联合发射联盟（ULA）决定研制火神火箭取代宇宙神5火箭，然而他们又想省钱，老伙伴普惠火箭分部的AR-1发动机反而成了备选方案，蓝色起源公司自筹资金研制的BE-4发动机反而成了正选，因为BE-4发动机不用联合发射联盟分担大部分研制资金啊。BE-4是一种单发推力约245吨液氧甲烷发动机，火神火箭第一级双发并联，同样能取代RD-180发动机的作用。无论是AR-1还是BE-4发动机，都将在2019年左右完成研制，留给俄国货的时间不多了。

美国不会再采购RD-180发动机，而俄罗斯国内的新型安加拉运载火箭并没有使用RD-180发动机，曾打算使用RD-180的Rus-M火箭因为预算不足被迫取消了，RD-180这种性能在今天仍然屈指可数的大推力火箭发动机已经走到了末路。

阿罗杰特-洛克达因提出的AR1发动机（竞争火神火箭发动机）

联合发射联盟未来的火神火箭（首选BE4发动机）

2017年3月，第一台BE4发动机下线（开始点火热试车）

简而言之，美国购买RD-180发动机，本来就是全球采购降低成本的产物，而且还是照顾美俄关系的结果。当美俄关系骤冷后，RD-180发动机的出口自然也就难以为继了，那么美国受到的影响如何呢？美国运载火箭反而更加欣欣向荣，未来美国大型火箭包括重型德尔塔4、重型猎鹰、新格伦和重型火神，即使冷战时期20吨级以上大运力火箭也没有这样盛况空前的繁荣场面。RD-180发动机问题上美俄到底谁有求于谁，结论不言而喻。