土星五号无法被复制，人类历史上最强火箭，美国咋造不出来了？

作者：答案在这儿

人类文明的辉煌时期在哪个时代？相信不少人的回答都会不尽相同，但如果说近代文明发展最快的时代是在哪个世纪，答案一定会是20世纪。现代物理的开始，相对论、量子力学；生物医学的进步，青霉素的诞生。内燃机时代、计算机系统、太空探索……人类以前曾经几乎所有的幻想都在这个世纪开始大爆发。

要说上世纪最火的“运动”可能还得是造火箭，关于让火箭升空这个事，人们从上世纪三十年代就开始在研究了。到了六十年代由美苏引领的太空竞赛更是把航天事业拉到了一个新高度。美国为了赢得太空第一的称号，动举国之力完成了土星五号建设这一壮举。

土星五号

美国上世纪六十年代建设了一种超强的运载火箭，土星五号。这艘由美国NASA指导，在阿波罗计划和天空实验室里诞生出的火箭，是人类有史以来建造过运载能力最强的不可重复使用的超重型运载火箭。

土星五号高110.6米，重3039吨，推力更是达到了3408吨。以液态氧作为氧化剂，液态氢和精炼煤油为推进剂，九次发射，九次成功。至今为止，在人类建造的所有火箭中都没有这样体积庞大、推力极其强劲、成功次数最多的火箭。

当然，在上世纪人们还在太空探索的初期阶段，土星五号的诞生也不是一蹴而就，土星五号的设计还要从V-2火箭和木星系列火箭说起。木星系列火箭的成功，催生了土星系列的出现。美国政府想要建造一个能够将太空飞船送上登月轨道的运载火箭，从1960年开始，马歇尔航天飞行中心便开始设计多种火箭方案。

土星系列最早的原型机是C-1运载火箭，在后来的开发中抛弃了C-2的配置，随后开始开发C-3火箭，以F-1火箭发动机作为第一级推进器。当NASA准备以C-3火箭作为主要的运载火箭发射时，马歇尔航空中心开始设计更大的C-4火箭。比起C-3来说，4号火箭使用四个F-1发动机，改进了二、三级的推进系统，只需要发射两次就能够完成地球轨道交会任务。

到了1962年，仅仅两年的时间，NASA决定计划制造C-5火箭，除了有更大推力和载荷的同时，还能够一次完成月球任务。NASA的工程师们认为，使用F-1火箭发动机配合J-2火箭发动机的液氢推进系统能够使C-5配置达到最优。同时相关的火箭测试也证明了C-5火箭的可行性。

1963年，NASA确认选择了C-5火箭作为阿波罗计划的运载火箭，同时把C-5改名为土星五号。在登月计划的计划阶段初期，NASA还设想过三个飞行方案。地球轨道集合、直接起飞、月球轨道集合。但是当时人类还在探索的初期阶段，地球轨道集合没有人执行过，而月球轨道集合难度更大，直接起飞应该是个可行的方案。但后来NASA考虑到月球轨道集合能够大幅度缩短任务时间，相对其他方法更为简单，这个方案最终被采纳。

太空竞赛

美国的土星五号从理论方案到首次飞行只用了八年时间，如此高效的速度使得土星五号成为了当时最厉害的运载火箭。除了众多科学家、航空公司、军事机构等相关机构的通力合作外，还有一个重要的外在因素，这便是来自于苏联方面的压力。

最早开始太空探索任务的国家是苏联，从上世纪三十年代开始致力于太空飞行试验，最早的航天试验理论也是在苏联进行。早期的太空探索计划主要在苏联的人造卫星方面，人造卫星的成功使得美国想要迫切地证明自己的实力，于是美国自己的航天计划也开始跟随着苏联的脚步进行。

美国和苏联在各自的太空计划进行成功后，便开始在上世纪五十年代进行了一场长时间的太空拉力赛。苏联宇航员加加林的成功升空使得美国政府担心自己的太空地位受到威胁，于是想要在载人航天方面先人一步，直接进行载人登月，以此获得太空霸主的地位。

土星五号在原型火箭试验前还经历了水手计划、双子计划和上升号。有了众多计划的参与，美国累积了越来越多的相关经验，美苏两国的太空竞赛在六十年代进入了白热化阶段。

另一方面，肯尼迪政府为了完成对竞选的许诺，而国会也在不断游说苏联在太空进展上对美国未来的威胁。这一系列的变化让美国在火箭研发上面不得不加快了脚步，土星五号在完成基本的原型组装后，中间经历了几次测试和改进，最后一举成名。

无法复制的奇迹

为了能把土星五号这个大家伙送上天，当时在工程制作方面，科研人员也是费尽脑力才完成，不过最终的终极解决方案就是堆燃料。

庞大的火箭体积使得火箭的推进器都显得巨大无比，最初人们想要用高水平的结构来缓解对火箭推力的需求。但是从土星五号的设计上来看，想要载荷能力得到保证，还是要把推进剂放在首位。于是在后来的设计方案中，工程师把二级火箭设计成更大更稳定的推进器，以此能够搭载更多燃料。

土星五号不仅在外形、推力、运载方面是第一，在任务完成度上也是第一。除了原型机在试飞实验方面出过几次问题和事故，土星五号问世后的几年里成功发射9次，每次任务都完美完成，该火箭运送了24人进入太空，有12人成功登月。

美国航天局为了未来能够更好地利用火箭系统完成太空建设，土星五号在任务执行中还完成了“天空实验室空间站”的运送。此举同样也是为了尽快赶超苏联，空间站的设计根本没有经过太多细致的运输考虑。美国政府认为，反正土星五号的运载能力够大，只需要把科学仪器等相关设备往太空上发射就行。

反观苏联方面，N1火箭的接连失败使得苏联在火箭方面逐渐失去信心，转而投身于太空空间站建设。由于土星五号的强大动力，天空实验室空间站的成功发射，无疑又是一记重锤砸在苏联身上。1975年后，太空竞赛结束，美国成为了太空第一国。

不过，就当美国拥有了太空话语权后，土星五号却在后来的岁月中逐渐销声匿迹，最后成为了一个国力象征，再也无法被复制，即使是美国也无法再造一个相同的出来了。这是为什么呢？其实问题本身并不复杂，从以下几个方面便能够看出为什么土星五号成为了一个退役老将。

首先是经费方面，土星五号作为一个拥有三级推动的火箭，每一级的推进器都需要消耗大量的燃料才能完成火箭的发射。两级推进器就超过了2600吨燃料，燃料使用上主要是液氧煤油和液化氢氧。仅是发射一次火箭就需要1.8亿美元，如果放在今天至少是11亿美元才能完成一次发射。

这其中还不包括后续的维护费用，如果算上研发，更是高达数百亿美元。如此高昂的费用即使在今天也没有几个国家舍得在火箭发射领域投入，如今的美国在航空费用上的财政预算也远没有当时那样的支持，NASA如今的财政预算已经被削减了一半。

其次是技术方面，美国当时为了让土星五号升空，在发动机挑选上进行了大量的测试发，只需要5个F-1发动机便能把超过3000吨重的土星五号推起，这是其他国家至今难以做到的。

最后是环境影响，土星五号的出现绝不是简单的科技产物，六十年代紧张的世界政局使得美国不得不耗费举国之力来完成这一壮举。为了在太空方面制约苏联，争夺霸权，必须一口气拿下太空。在这样一个高压的环境下，可以说土星五号的源动力是来自于国家竞争。

如今的火箭

进入21世纪后，世界政局变化莫测，不少国家开始转身投入经济建设和基础建设，美国也开始进行着自己新一轮的霸权争夺。人们在太空探索方面更愿意设计使用可重复运载的火箭，像土星五号这样的一次性运载火箭从实用性方面来说过低，如果刻意的追求大推力、高载荷的火箭，无疑是败家行为。

土星五号在完成使命后也就这样随着历史的变迁渐渐地沉寂了下来，直到今天也没有人去尝试复制这样的火箭。如今美国在航空航天方面还在朝向商业运载的方向进行发展，最知名的民用航天集团则是Space-X。2006年时，Space-X开始与美国NASA进行商业运输合作。

Space-X的火箭研发更多则靠拢经济性和实用性，另外在火箭重复利用方面也是处于一个国际领先地位。如今美国虽没有土星五号这样的壮举，但在Space-X的研发下，猎鹰重型运载火箭成为了今天现役最大推力的火箭，也许超越土星五号的对手只有美国自己。

如今的火箭正在朝着一个新的方向前进，传统的大推力火箭在经济上的消耗无疑是巨大的。另外，土星五号也不完全是不可超越的神话，其自身也有不少缺点。化学火箭的燃烧效率并不高，更不用说大推力火箭必须堆加燃料才能完成升空。

未来核动力火箭和电火箭可能会是一个新的研究方向，利用核能或者电磁能进行推进，在速度方面能够突破传统化学能火箭的局限。模块化的设计也能在今后的火箭构建中发挥重要作用，减少火箭开发的经费预算。

结语

土星五号的壮举无疑是一次政治场上的博弈，但同时也是人类迄今为止在火箭制造上能做到的最大工程。新一轮的航空航天建设正在悄然展开，随着全球各地的经济实力崛起，不少发展中国家也开始纷纷进入太空。如果说在未来的太空竞争中，人类也许能看到第二个土星五号。不过，这次不再是一种军备竞赛，而是人类共同利益的开发。

同时民营航空企业的发展让人们看到了更多的可能性，从另一方面来说，人类探索太空最初，就是想要探寻新发现，火箭在未来的发展还将带领着人们走向深空，进入新的冒险旅程。