工欲善其事必先利其器，我们要去火星，肯定要有运载火箭。今天我们继续聊聊运载火箭的动力。
大家最关心的肯定还是最近发射成功的长征五号，因为只有它，才有足够的推力，能够发射火星探测器，能够运载宇宙空间站的成型段落，甚至有可能分段搬运载人登月舱。但是大家恐怕也了解，其目前采用的YF-100液氧煤油发动机、YF-77氢氧发动机的推力，相对来说还不是很令人自信。
国际公开资料显示，美国宇宙神5火箭使用引进的俄罗斯RD-180液氧煤油发动机，真空最大推力4320千牛，真空比冲337.8秒；
俄罗斯质子火箭的RD-253液氧煤油发动机虽然相当老旧，但使用分级燃烧循环设计，真空最大推力仍然达到1830千牛，真空比冲316秒。
在氢氧发动机方面，美国的德尔塔4火箭使用本国普惠公司生产的RD-68大推力氢氧发动机，这也是世界上推力最大的氢氧发动机，真空最大推力3445千牛，真空比冲409秒；
欧空局的Ariane5火箭使用法国斯奈克玛公司的Vulcain2氢氧发动机，真空最大推力1340千牛，真空比冲431秒；
日本H-IIA/IIB使用本国的LE-7A氢氧发动机，最大推力1098千牛，真空比冲442秒。
相对来看，YF-100液氧煤油发动机真空最大推力为1340千牛，真空比冲约330秒；
YF-77液氧液氧发动机真空最大推力约为70千牛，真空比冲428秒。
在主要的地面启动液氧煤油发动机中，YF-100性能仅仅超过了老式的RS-27、RD-107和SpaceX廉价的Merlin等发动机，YF-77液氢液氧发动机更是在主流氢氧发动机中推力和比冲双垫底。
不过，大家也不要过分灰心了。
千里之行始于足下，导致这个结果是因为我们的航空产业布局导致的。在21世纪的前15年当中，我们把主要的注意力放在探月设备和载人航天器的方面，火箭这方面由于没有大项目需求，所以是以沿用为主，创新为辅。
相信接下来登月项目将会引发新一波动力投入热潮。届时，以我国目前的财力和人员储备以及产业优势而言，说不定会有新的惊喜出现。
今天我们还是简单介绍下人类有史以来推力最大的液氧煤油发动机-前苏联RD-170，以及为什么是前苏联人把它造了出来，美国人反而不行呢？
图片来自“小火箭”，向邢强博士致敬！
提这个问题是很有意思的。因为大家都知道目前为止人类推力最大的运载火箭-土星五号，是美国人的产品，苏联人没有与之匹敌的火箭，但苏联人却有世界上推力最大的液氧煤油发动机？这不是很矛盾吗？
土星五号之所以名叫土星五号，是因为该型火箭是木星系列火箭的后继型号，而且采用了五台巨大的F-1发动机。由于巨大的F-1发动机的尾喷管令人印象深刻，于是“土星五号”这个名字也就水到渠成了。
没人能否定F-1火箭发动机的强大，除了RD-170。
根据参数，我们可以对比一下这两款发动机：
火星叔制作
大家仔细看下就会发现，两款发动机在很多方面还算是打得有来有回，但是燃烧室压力一项，RD-170干得F-1毫无脾气，竟然比F-1高出两倍多！
要知道，燃烧室压力越大，自然就可以得到更大的推力提升！
难道美国的科技不香吗？为什么在这一项上面，两国差距如此悬殊呢？
1974年5月，考虑到屡次发射失败和美国已经率先实现了登月，苏联政府取消了原本为苏联登月计划开发的N-1重型运载火箭。该型火箭本来是对标美国土星五号，为此苏联科学家给它配置了密密麻麻的的尾喷口，结果在4次发射试验中总有一两发失败，导致全部发射全部失败。
作为调整方案，苏联开始了对能源号火箭的方案论证工作，以便为实现未来的空间开发计划打下基础。
为此，就需要上马RD-170火箭发动机。
一枚RD-170就拥有4个燃烧室，自然也就有了4个尾喷口，它还拥有一个合用的涡轮泵和两个预燃室，整个涡轮泵系统还包括有1台氧化剂泵，1台两级燃料泵。
那么为什么RD-170要用4个燃烧室和尾喷管呢？因为苏联科技总体来说还是要比美国低，苏联科学家对于大喷管液氧煤油发动机的燃烧不稳定性，还没有十足的把握。
这方面美国人更加烧得起钱，在研制F-1火箭的过程中，他们用了3年时间，做了2000次燃烧试验，甚至把炸药放到燃烧室里，人为制造不稳定，这样一套过程走下来，美国科学家相对来说对燃烧规律就吃得更透一些。所以，嗯，一个F-1就一个燃烧室。否则火星五号就该改名叫土星二十号了。
蓝鹅，正是在这2000次燃烧实验中，美国人也发现一个问题，就是当他们设定较高的燃烧室压力时，发现燃烧室内壁上结焦了！
这就好像，抽烟多的人，肺部会覆盖一层厚厚的焦炭一样。采用煤油作为燃料时，提炼不够纯的煤油，会有一些微量物质燃烧不充分，析出黏附在燃烧室内壁上，而且燃烧时间越长，黏附就越严重，当黏附到一定程度时，就会导致燃烧室工作慢慢变得无效，甚至引发爆炸。
所以，最终F-1就把燃烧室压力控制在了7MPa这个数字上，这已经是无数科学家研究下来最合理的一个数字了。
回望每一项科学研究，我们都可以发现类似的情况，理论和现实之间的差距，要用无数的金钱和人力去进行填补，而且有些项目如果不尝试一下，你都不知道这个坑有多深。
所以很多时候，大家也不要埋怨我们中国的科技现在还不是世界第一，这不是靠拍脑袋就能拍出来的，而是无数的钱啊！如果大家想为中国科技添砖加瓦，嗯，那么好好工作，按规纳税就是最好的支持了！
话说回来，土星五号的F-1发动机是60年代初的技术，到了80年代，苏联人研制RD-170的时候，他们完全不知道还会发生这样的事情。因为他们也做了无数的实验，并没有遇到20年前美国人遭遇的结焦现象！
90年代苏联翻篇以后，两国科学家有了更多合作机会，美国甚至买了苏联的RD-180发动机作为阿特拉斯系列火箭的动力。这RD-180就是RD-170的进化版，把4个燃烧室减少为两个。有了这些交流，美国人才发现：啊？你们没遇到结焦问题？这怎么可能？
两燃烧室的RD-180
美国买了俄罗斯RD-180发动机做出了阿特拉斯系列火箭 上图是阿特拉斯5号发射一枚军事卫星的延时曝光照片
原来，苏联拥有丰富的石油和天然气储量。时至今日，俄罗斯依然是世界能源输出大国，他们向西欧输送的天然气，占了欧盟能源获得相当的比重。
而前苏联拥有的巴库地区的石油，品质上乘，最关键的是，含硫量极低。
巴库地区林立的油井
美国的煤油中，硫含量通常在50PPM，而苏联则盛产硫含量小于20PPM的高品质萘基油。
美国人到这时才恍然大悟，煤油并不是一定会结焦的，如果其中含有的硫等杂质减少的话，也可以提升燃烧室压力。
不过，这时候已经到了上世纪90年代，美国人早已放弃在液氧煤油发动机方面的深入研究，而把眼光放到了更有前途的氢氧发动机方面了。当然，在这个方面，他们又做出了全世界推力最大的氢氧发动机RS-68和RS-68A，也就是德尔塔系列火箭的动力。
所以，前苏联和俄罗斯阴差阳错地，就成了液氧煤油发动机方面的执牛耳者，RD-170和后续改进型号RD-171和RD-180虽然没能在本国为人类登月贡献力量，但也为全球航天事业做出了自己不可磨灭的贡献。
RD-171
目前，我们长征五号火箭标志着我们目前的科技水平，如果与美苏对比，我们清醒地知道我们还不占优。
1992年，世界唯二的超级大国苏联解体了，1993年，俄罗斯总理切尔诺梅尔金、海军司令格鲁莫夫在乌克兰总理库奇马的陪同下来到黑海造船厂，研究把“瓦良格”号航母建造完毕、并移交给俄罗斯的可能性。这条航母本来是前苏联政府拨款建造的，乌克兰方面要求俄方付出全部造价，即以一条完整的军舰出售，而不是俄方认为的未付的32%。
不过，钱还是小事，当时的造船厂厂长马卡罗夫此时报告道：“‘瓦良格’号不可能再完工了……”
大家非常惊讶，问道：“为了让航母瓦格良号完工，工厂究竟需要什么？”
马卡洛夫回答道：“我们需要苏联、党中央、国家计划委员会、军事工业委员会和九个国防工业部。600个相关专业、8000家配套厂家，总之需要一个伟大的国家才能完成他。”
在场的人，通过马卡洛夫的话，终于明白了：苏联并不是一个伟大的国家，她没有资格将“瓦良格”号建成。此后俄乌之间对此舰仍有协商，但都是无果而终。后来“瓦”舰最终的归宿，大家一定比我还要清楚。
所以小伙伴们，不要着急，如果中国是一个伟大的国家，我们一定会有全世界推力最强的火箭发动机的！
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