如何看待「长征九号即便是造出来了也面临着落后，中国重型运载火箭应该沿着SpaceX路线发展」的观点？

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长征九号超重型火箭是大家熟知并且都在期待的一款火箭，也是我国正在研制中的最大的火箭，但关注它的朋友应该都知道这款火箭已经经历了好几个版本的构型，每个构型虽然各有千秋，却也代表着设计思想上的不断进步，继去年龙乐豪院士提出光杆无助推构型的2021版长征九号之后，今年的4月23日，龙院士又提出了一版新的长九构型，虽然也是光杆无助推的形状，但是直径和高度又都变得更大了。


龙乐豪是中国运载火箭技术研究院运载火箭系列总设计师、总顾问，中国工程院院士，也是探月工程副总设计师，他所讲的话在航天方面的分量是足够重的，今年的4月23日，我国第七个“中国航天日”，龙乐豪院士和多位航天领域权威人物被邀请到北京理工大学的宇航学院，在该校的“航天月”启动仪式暨宇航学院寰宇讲堂首场报告会上，龙乐豪院士进行了航天知识讲座并和师生们进行交流沟通，这期间他公布了长征九号的最新设计方案，迅速引起广泛关注。


很多朋友都知道龙院士去年刚在香港大学访问时公布了一款新型长征九号构型方案，网络多称为“21版长九（2021年版）”，今年公布的新的版本，基本上相当于又将去年的版本推翻了，那么这款22版（2022年版）长征九号什么样呢？我们先来看一看。


上图为龙乐豪院士于2021年在香港大学访问时公布的长征九号火箭构型的演变 PPT画面，最右侧为2021版长征九号。


上图为今年4月23日，龙乐豪院士在北京理工大学公布的最新版长征九号 PPT画面。
根据在龙院士PPT讲稿中亮相的这款22版长九的构图和数据来看，这一最新版长征九号延续了21版的光杆无助推构型，但是比21版又变粗变长了，后者的芯级直径为10.6米，而22长九的直径则已达11米，而且是一级和二级火箭都是直径11米，这比美国当年用来登月的土星五号（一级直径10.1米）还要粗上近1米，也比美国宇航局的SLS超重型火箭（一级火箭芯级直径8.4米）和马斯克的星舰（直径9米）更粗，如果研制成功，那就堪称是史上最粗的火箭了。


上图为三款长征九号火箭与我国“海南”两栖攻击舰大小比较，左三为2021版长征九号。
在火箭直径上，这实际上已经是长九方案的至少第3次变粗了，2011年推出的长征九号的设计方案的直径是9.5米（另有4个助推器），2021年的是10.6米，今年又变成了11米，可谓是越来越粗了。
不过这款火箭的构型不只是粗，还比较神奇，二级火箭过渡到三级火箭部位时又陡然收缩到直径7.5米，然而到了整流罩部位又猛地加粗到了直径10米，二级三级到整流罩部位的形状就像一个压腰葫芦，很是奇特。
22版长九的高度也变了，变得更高了！总长度已达111米，堪比37层楼的高度，比土星5号高了0.4米，比美国宇航局的SLS火箭（载人版高度98米）高13米，2011版长九方案的高度为103米，2021版长九的高度为108米，而现在又增加了3米，高度也在不断刷新。


上图最右侧为2021版长征九号，可见其比右侧三款不同构型的2011版长征九号大了不少，而今年出炉的新版长征九号要比2021版更大，可以想象它的体魄该有多惊人。
不但是更粗更长（或更高），火箭发动也也更多了。在关键的装备部件上，长征九号新构型变化最大的是它的发动机，2011版长征九号设计方案为芯一级火箭配备4台YF-130液氧煤油发动机（单台推力约480吨，），4台助推器每台配备2台YF-130液氧煤油发动机，这样一级火箭的总推力可达5800吨左右；芯二级火箭配备2台推力220吨的YF-90氢氧发动机，芯三级火箭则配备4台25吨的YF-79氢氧发动机。


到了2021版的长九方案，就抛弃了4个助推器，芯一级光杆火箭的底部换成了16台YF135液氧煤油发动机（单台推力约370吨），这样的设计和原先的版本推力一样，但无助推器构型变得简单，空气动力效能更，重量也减轻15吨，发射效率也随之提升。
2021版长九的二级和三级火箭的发动机也更换了，芯二级火箭由原先的2台推力220吨的YF-90氢氧发动机更换为了4台推力120吨的120HO氢氧发动机，推力比增加了40吨，芯三级火箭则由4台25吨的YF-79氢氧发动机换成了一台120HO氢氧发动机，推力增大了20吨。


​经过这样的一番改进，火箭的起飞重量降低了几十吨，运力和运载效率也随之提高。近地轨道运力由2011版长九方案的140吨上升到150吨，地月转移轨道运力由50吨增加到53吨，地火转移轨道运力达到了45~50吨之间，拥有了更高的运载系数和运载效率。
但2022版长征九号方案最亮眼的变化是发动机，首先是发动机台数又增加了，使用了26台200吨级的液氧甲烷发动机，而且这种发动机还没有型号，应该是还没定项的一款，这样一级火箭的推力为5200吨，推力比前两个版本有所降低，大概降低了700吨的水平，但运载能力并没有降低，近地轨道运载能力为150吨，地月转移轨道运载能力为50吨。


至于为何要选用液氧甲烷发动机，是因为甲烷这种燃料相对于煤油和液氢来说有不少好处，首先是甲烷和液氧的保存温度相差不大，甲烷是零下161℃，液氧是零下183℃，设置一个冷冻设备分出两个空间，设成不同的温度就能将两者一同保存，但是液氢的保存温度为零下253℃，差别较大，而煤油在常温下就能保存，所以在制冷方面将液氧与煤油或液氢一同放置就比较麻烦，隔温没做好的话，液氢会把液氧冻到凝固，液氧也会把煤油冻到凝固，要做得保险，就需要添加不少必要的东西或设备，这就增加了火箭的重量，使得发射效率比降低。
如今液氢液氧发动机被认为很理想，但实际上液氢的密度很低，火箭中的液氢储存罐至少要比液氧储存罐大5倍，巨大的储存罐也增加了火箭的重量，而甲烷的储存罐则和液氧的储存罐大小相似，所以综合各方面数据和特征来看，液氧甲烷火箭是最佳选择。


而且这种液氧甲烷发动机还是打造可回收重复使用火箭的最佳选择，这也是马斯克打造星舰非要用“猛禽”液氧甲烷发动机（原版推力为180吨，升级版推力为250吨）的原因，而龙院士公布的新版长征九号PPT图中，该方案的设计宗旨的第一位就是“可重复”使用，所以这回主打的也是长九的“可重复使用”功能。


上图为星舰上使用的三台“猛禽”液氧甲烷发动机。
或许正是由于液氧甲烷火箭构型和这种发动机的多种优势，龙乐豪院士才用今年公布的2022版长征九号方案才更新了去年的设计，这种液氧甲烷火箭也是打造巨型火箭的最理想选择，甚至将来能做到可回收重复使用，而且如果设计到位，这种发动机的推重比将十分理想，这也使得发动机的体积可以做得很小，那么一级火箭的下端可以安装很多台液氧甲烷发动机。
我们的火箭的发动机数量也并非就是固定不变的，马斯克的星舰一级的下面有29~32台猛禽发动机，最多甚至可以安装37台，但它的直径只有9米，如果我们能研制出和“猛禽”同等推重比的液氧甲烷发动机的话，那么2022版长征九号一级下面能安装的发动机台数就不只是26台了，所以龙院士说的26台很可能是最小的基础性版本，如果敞开了放，直径11米的超级火箭下面甚至能放50台“猛禽”同等发动机，推力可达1万吨，如果能像猛禽那样实现1/3的推力升级，总推力甚至可以达到13000吨的总推力，运载能力则能大增1~3倍。
当然，这还只是目前的一种设想，我国长征九号超重型火箭已经在去年立项进行，制造方案基本就是2011版长九，所使用的各种部件也已经陆续下线，预估未来几年将陆续组装完成，最晚会在2029年之前首飞，它将是新时代我国航天领域的大国重器。


上图为正在研制中的长征九号的级间环，已经开始制造。


上图为长征五号火箭（左小）和2011版长征九号火箭（右大）实际比例模拟图。
但这并不代表新版长征九号不会被制造，龙老提出的是可改进的优化方案，它既是对世界先进航天技术的消化吸收再创新，也代表了我国航天事业的未来发展方向。而龙老这两年提出的两个长九版本都是光杆无助推构型，说明这种构型的长征九号巨型火箭将成为新的研制方向，也许今后还会有更优秀的构型，但目前来看22版长九正是最具优势的构型方案。
参考资料：
《光明网》4月24日文章《航天点亮梦想，北理工启动“航天月”活动》
《澎湃新闻》2021年6月24日文章《航天进港日记，香港大学迎来83岁龙乐豪院士，秒变追星现场》