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中國擊敗NASA?新一代運載火箭引外媒「恐慌」,真相是……

人從未比在太空行走時顯得更為渺小,或更為偉大

語宙

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長征九號要來了。

美國《航空周刊》:這是中國迄今為止規模最大且野心最大的運載火箭計劃。

福克斯新聞:中國已宣布計劃建造一枚威力強大的火箭,可以與NASA和私營行業提供的任何航天器相匹敵。

引發外媒騷動的是尚在研發中的長征九號重型火箭。6月底,中國工程院院士、中國航天科技集團有限公司一院系列型號總師龍樂豪在清華大學做了題為「中國的火箭與航天」演講。演講中,龍院士特別介紹了長九的指標和研發進展。儘管這些數字完全無法與SpaceX規劃中的BFR超級火箭性能媲美,中國的重型火箭一直備受外界關注,時不時引發頗為誇張的反應。

長征九號芯級最大直徑達到10米級,捆綁4個5米直徑的助推器,起飛重量4000多噸,起飛推力將近6000噸,高度93米,低軌運載能力達到140噸。此外,還有捆綁兩個助推器、不捆綁助推器的構型。

目前,長征九號的關鍵技術攻關已經取得了一系列成果,世界第一件採用整體鍛造技術的10米級鋁合金環件,500噸級推力的發動機燃燒室試驗件已誕生。

——龍樂豪

中國版重型火箭

長征九號最早出現在公眾的視野,是在中國航天科技集團發布的《2011年度社會責任報告》中。在報告第24頁「新一代運載火箭型譜」中,出現了長征九號重型運載火箭及其圖片。該報告以官方的形式,證實了我國開始研製百噸級運力重型運載火箭!

長九的出現絕非偶然,我國啟動月球探測工程以後開始進行載人登月的論證探討。探月工程第一階段和第二階段使用長征三號火箭發射,第三階段的取樣返回則要使用長征五號大型火箭。

而載人登月需要運力更大的火箭,參照美國阿波羅計劃的土星五號火箭和星座計劃的戰神五號火箭,我國長征九號火箭論證初期運力指標也瞄準戰神五號的130噸運力。

龍樂豪院士的論文中提出了兩種二級半火箭構型,其運載能力均為130噸級

長征九號的技術難點

長征九號先期關鍵技術攻關、方案深化論證工作於2016年6月正式批複立項,主要的攻關內容為「一總三大」:。一總即重型火箭的總體技術和方案優化三大即10米級大直徑箭體結構的設計、製造和試驗,480噸大推力的液氧煤油發動機,220噸大推力的氫氧發動機。

網路圖片

先說箭體結構。10米級火箭貯箱過渡環,是全球第一個一次性鍛造成功的超大直徑火箭貯箱過渡環。以前的過渡環,多數都是分段鍛造然後焊接的,如果焊接出現差池,很有可能造成嚴重後果,尤其是這種大直徑的。該一次性鍛造技術的成功,不僅可以在航天發揮作用,將來在民用市場也有巨大的前景。

再說動力系統。當年蘇聯的N-1火箭之所以會輸給美國的土星五號,就是因為蘇聯當時的發動機推力太小,需要大量發動機並聯才能滿足推力需求,最終使用了30個發動機,由於協調困難,多次失敗,最終輸掉了載人登月的競賽。而美國土星五號只需要五台超大推力發動機F-1,就成功推動了火箭起飛。因此,我們要發展重型火箭,就必須要發展大推力發動機。

而據官方報道,480噸級液氧煤油發動機已經完成了首次發生器一渦輪泵聯試,試驗達到了預期目的。通過試驗驗證了發動機系統和組件方案的可行性,標誌著480噸級液氧煤油發動機研製關鍵技術攻關取得突破性進展。而220噸級高性能氫氧發動機也已完成了多個組件方案詳細設計,進行了組件的研製試驗工作。

視頻截圖(來自迷彩虎)

長征九號的重要意義

長征九號運載火箭研製的目標,首先是滿足載人登月任務的需求,此外規劃中的火星取樣返回任務和未來的深空探測任務也需要這樣的重型運載火箭參與。

航天科技集團五院錢學森實驗室正在研究的空間太陽能電站,同樣需要使用長征九號這樣的重型運載火箭才能發射和組建。據龍樂豪介紹,在地球同步軌道上,每平方米太陽能電池可產生約1300瓦熱能,可將其收集、轉化並傳輸到地面。理想條件下,在地球同步軌道部署1公里寬的太陽能電池環帶,則一年接收的太陽能等於地球可開採石油的總量。

我們可以暢想到2030年,我國將擁有由小、中、大、重約10型運載火箭組成的完整的新一代長征系列火箭,其近地軌道、火星轉移軌道、地月轉移軌道、地球同步轉移軌道最大運載能力分別達到140、44、50、66噸,支撐航天強國戰略。

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第 152 期

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