自2015年起，小火箭从弹道、动力、制导控制系统和可回收运载火箭的栅格翼、成本分析等多个领域对SpaceX公司的猎鹰系列运载火箭与大家一起进行了探讨。

　　在可重复使用运载火箭的运载能力与运营成本的论题上，大家一直以来非常关注。今天，我们再次进行认真分析。

　　猎鹰9号运载火箭的总体设计有一定的传承性。这款采用液氧煤油发动机的二级运载火箭有着不断挑战自己，不断给人们带来新的惊喜的过程。

　　猎鹰9号运载火箭是SpaceX设计并且制造的中型两级入轨系列运载火箭。这个9号的得名，并不是因为其之前还有6号、7号或者8号，而是因为其第一级拥有9台发动机

　　猎鹰9号全推力型（又称1.2版，细分为Block 3 和 Block 4 两个亚型，Block 3亚型已经退役，Block 4 亚型目前正在使用中，临近退役。共发射33次，其中成功33次，成功率100%）。

　　采用全新的加强芯级，再并联上之前普通版本的两台芯级，就构成了知名度颇高的重型猎鹰运载火箭。（很多人甚至是在重型猎鹰问世之后才真正开始关注这个日渐庞大的运载火箭家族的。）

　　到了猎鹰9号火箭的1.1版本，其高度就猛增为68.4米了，推力也从1.0版本的4940千牛跃升为5880千牛。

　　了保证整个猎鹰9号运载火箭系列的生产工装的继承性，猎鹰9号运载火箭家族的芯级直径一直保持为12英尺，也就是3.66米。

　　这一点，各个航天大国的做法是类似的。比如长征系列运载火箭的芯级和助推器的直径就是5米、3.35米和2.25米3个系列（未来还会有10米级的直径这第4种选择）。

　　猎鹰9号运载火箭的1.2版本，通常被称作全推力版本，也就是猎鹰9号FT火箭。顾名思义，推力火力全开了。其一级最大推力达到了7600千牛。火箭的总长变为

　　就在大家以为猎鹰9号运载火箭在不进行芯级并联的时候，推力也就定格在7600千牛的时候，SpaceX公司推出了这款Block 5 型猎鹰9号运载火箭。

　　她的一级最大推力达到了8130千牛，比全推力FT版本足足又提升了 6.97%！而且，箭体结构和外形并没有发生明显的改动。

　　重型猎鹰运载火箭在发射的时候，由27台发动机来产生推力，其推力大小相当于15架波音747客机推力的总和。

　　到了现在的Block 5 升级版本，默林发动机的海平面推力达到了845千牛，换算成日常生活的说法，相当于86.17吨，其推力提升幅度为6.97%。

　　默林发动机看起来，燃烧室压力只有9.7MPa，海平面比冲282秒，线秒。这一切并不那么惊艳。

　　如此高的推重比，是猎鹰9号系列运载火箭得以取得优异性能的首要因素。（另外的因素是箭体的总体优化设计，这个后面再聊。）

　　这是优化之后的结果。咱们在2015年探讨过猎鹰9号系列运载火箭的动力冗余技术，也就是9台发动机其中的任意1台坏掉，都不影响任务的完成。

　　因此，Block 5 型的连接盘不再焊死在箭体上，而是用螺栓连接。今后一旦发现问题，就整体拆卸，更换连接盘。这样整枚一级火箭还可以再次使用。

　　说起箭体，Block 5 型火箭或许会成为所有猎鹰9号系列运载火箭中辨识度最高的改进型号了。

　　当年，洛克希德·马丁公司的工程师们，经过分析和计算，发现原设计当中用来反射太阳辐射，维持贮箱内部良好温度环境的白色乳胶漆并无必要国外小火箭怎么样用，干脆不涂了。

　　这个重量可不能小觑。要知道，即使是补贴价格，航天飞机的每公斤发射成本也在1.16万美元以上。航天飞机是一级半入轨，如此算来，这个决策

　　而小火箭对猎鹰9号栅格翼的流场计算，也在3年前开启了在产业科普和行业报告中，专门动用小火箭计算中心进行计算和分析的模式。

　　这样做，使得小火箭的报告完全迥异于所谓的“稿子”，付出了巨大的成本。好在大家很支持，因为我们都知道，不能每个人都当搬运工，怎么说也得有人做技术的原创输出。

　　钛合金的强度更高，因此，也就是省掉了上图黄框内的加强筋，在气动上更加优化。而紫色限位孔的位置不变，方便对已有箭体的改装。

　　这样，火箭在回来之后，只需派1名工程师，操纵主作动器，就能够在10分钟以内完成支撑腿复位工作。

　　小火箭对猎鹰9火箭进行了建模，并采用多约束制导律复现了猎鹰9火箭的第一级回收弹道。制导算法详见小火箭在2012年的论文：

　　可见猎鹰9号 Block 5 型运载火箭的推力富裕了不少。从二级弹道设计来看，二级不得不减小推力，以便让载荷所受的过载不至于太大。

　　总体来说，按运载能力和弹道反推的话，采用液氧煤油作为燃料的火箭的燃料成本约为采用常温有毒燃料火箭成本的

　　。而如果拿煤油和液氢来比的线的量级了。（液氢的成本会是煤油的100倍？为什么会这样？详见小火箭的公号文章《液态氢，一匹桀骜不驯的野马》）而实际上，咱们甚至不用过于纠结于燃料的具体单价。因为燃料成本在火箭发射总成本中的占比实在是太小了。（火箭燃料在重量上虽然占火箭的90%以上，但成本基本上

　　，而SpaceX曾经在核算的时候，给出了0.4%的占比。）也就是说，咱们去超市买了些吃的苹果，花了将近100元，然后在收银台买了一个4角钱的塑料袋。火箭燃料成本占发射成本的比例就相当于这个塑料袋与整袋苹果的比例。

　　好，本着SpaceX每次发射都保守挣10%的原则，按照其多次发射报价的平均值反推，猎鹰9号火箭（已经把保险相关费用算进去了）：

　　。按现代航天发射和卡纳维拉尔角场地租用的费用推算，单次发射的指挥、测控的成本为：1242万美元

　　假如SpaceX公司要实现重复使用2次火箭，可将第2次发射的报价降低20%（打八折）的话，每次回收后的检测、维护保养费用应该控制在多少钱以内

　　，第二级的成本为812.4万美元，给测控的弟兄们1242万美元，利润为621万美元。报价就是6209.6万美元

　　第二次发射，成功回收了第一级，第一级的成本要和第一次发射的摊平，为3534.2万美元的一半（注意，这里不能按0计算，而是要用类似折旧的算法了），也就是1767.1万美元

　　，给测控的弟兄们还得有1242万美元。加上X万美元的检测维修第一级火箭的费用，第二次发射的总成本为（3821.5+X）万美元。锁定10%利润的线万美元。

　　也就是说，按照小火箭的估算，如果猎鹰9号可回收火箭只能回收第一级，而且只重复用了1次的话，只要回收后的维护保养费用控制在649.4万美元以内，第二次发射的报价就能打八折。

　　，第二级的成本为812.4万美元，给测控的弟兄们1242万美元，利润为621万美元。第1次发射报价：6209.6万美元

　　第2次发射，检修费用295万美元，第一级成本为1767.1万美元，第二级的成本为812.4万美元，给测控1242万美元。成本为4116.5万美元，利润为457.4万美元（成本的九分之一）。

　　）第3次发射，检修费用295万美元，第一级成本为1178.1万美元，第二级的成本为812.4万美元，给测控1242万美元。成本为3527.5万美元，利润为391.9万美元（成本的九分之一）。

　　第4次发射，检修费用295万美元，第一级成本为883.6万美元，第二级的成本为812.4万美元，给测控1242万美元。成本为3233.0万美元，利润为359.2万美元（成本的九分之一）。

　　第5次发射，检修费用295万美元，第一级成本为706.8万美元，第二级的成本为812.4万美元，给测控1242万美元。成本为3056.2万美元，利润为339.6万美元（成本的九分之一）。

　　第6次发射，检修费用295万美元，第一级成本为589.0万美元，第二级的成本为812.4万美元，给测控1242万美元。成本为2938.4万美元，利润为326.5万美元（成本的九分之一）。

　　第7次发射，检修费用295万美元，第一级成本为504.9万美元，第二级的成本为812.4万美元，给测控1242万美元。成本为2854.3万美元，利润为317.1万美元（成本的九分之一）。

　　）第8次发射，检修费用295万美元，第一级成本为441.8万美元，第二级的成本为812.4万美元，给测控1242万美元。成本为2791.2万美元，利润为310.1万美元（成本的九分之一）。

　　）第10次发射，检修费用295万美元，第一级成本为353.4万美元，第二级的成本为812.4万美元，给测控1242万美元。成本为2702.8万美元，利润为300.3万美元（成本的九分之一）。

　　）第11次发射，检修费用295万美元，第一级成本为321.3万美元，第二级的成本为812.4万美元，给测控1242万美元。成本为2670.7万美元，利润为296.7万美元（成本的九分之一）。

　　）第12次发射，检修费用295万美元，第一级成本为294.5万美元，第二级的成本为812.4万美元，给测控1242万美元。成本为2643.9万美元，利润为293.8万美元（成本的九分之一）。

　　）第13次发射，检修费用295万美元，第一级成本为271.9万美元，第二级的成本为812.4万美元，给测控1242万美元。成本为2621.3万美元，利润为291.3万美元（成本的九分之一）。

　　）第14次发射，检修费用295万美元，第一级成本为252.4万美元，第二级的成本为812.4万美元，给测控1242万美元。成本为2601.8万美元，利润为289.1万美元（成本的九分之一）。

　　其根本原因在于：对于第一级火箭的维护保养成本已经高于第一级火箭的残余价值，早该将这枚火箭送入博物馆了。

　　按照这样计算，再考虑折旧和可靠性的风险，实际上，这枚猎鹰9号可回收火箭在第10次发射之后就应该早早退役了。（维护保养的费用已经和第一级火箭的残余价值比较接近了。）

　　3次的话，报价可以变为原报价的63.1%。因此，对于之前的猎鹰9号运载火箭，考虑到维护保养的成本和测控的成本，小火箭给出了14次复用的限制。

　　Block 5 型运载火箭，从技术层面上升级之后，会大幅降低维护保养成本，因此，其10次复用的目标还是有可行性的。

　　该星配备14个C波段转发器，26个Ku波段转发器，刚好能够赶上2018年的世界杯，孟加拉国的球迷们有福了！

　　冻结技术状态，不再进行快速迭代，而且以量产型的Block 5运载火箭连续成功执行7次货运任务的话，就获准执行载人任务，而且有希望跳过近地轨道验证飞行阶段，直接执行向国际空间站运送宇航员的任务。

　　单枚火箭复用10次，或者复用100次之后，早期型号的火箭，就面临着占用宝贵的厂房空间的窘境。

　　未来，早期型号的猎鹰火箭会更多地奔赴海洋，进行回收阶段3发点火的极限测试，然后沉入大洋底部，成为人类文明的遗迹。