我国已经有了长征-9号重型运载火箭,为何还要研制921?

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近几年，我国的航天事业迎来了井喷式的发展，火星探测取得巨大成就，“天问一号”火星探测器和“祝融号”火星车正在持续工作，中国首个载人空间站初具雏形，北斗、嫦娥等重大航天工程更是喜讯不断。除此之外，作为我国载人探月工程第二步的载人登月工程，目前也在有条不紊地进行当中，据悉，我国预计在2030年左右实现载人登月。值得一提的是，作为载人登月工程重要一环的重型运载火箭，我国已经取得了重大突破，有且不仅只有一型，而是有两型，即长征-9号重型运载火箭和921新一代载人运载火箭。

长征-9号重型运载火箭，是我国目前正在论证研发的新一代重型火箭

长征-9号重型运载火箭

长征-9号重型运载火箭，是我国目前正在论证研发的新一代重型火箭，未来将主要用于我国的深空探测、载人登月、空间基础设施建设等任务。

长征-9号重型运载火箭全长100多米，芯级最大直径为10米级，在最新的方案中，长征-9号火箭采用了多种先进的技术，达到了世界先进国家水平行列。

长征-9号重型运载火箭采用“通用化、系列化、组合化”发展策略，三个构型的对应结构状态相同，可模块化组合搭配4个、2个或0个助推器，形成三种构型，以此具备阶梯式的运载能力。长征-9号最多可捆绑4个5米直径采用2台480吨级液氧煤油发动机的助推器，芯一级采用4台480吨级液氧煤油发动机（无助推构型为5台发动机），芯二级使用2台220吨级液氧液氢发动机，芯三级采用2台50吨级液氧液氢发动机高空改进型。其最大起飞推力约为5873吨，起飞质量约为4137吨，近地轨道运载能力50～140吨，奔月转移轨道运载能力15～50吨，奔火转移轨道运载能力为12～44吨。该方案近地轨道运载能力已超出美国登月使用的“土星5号”运载火箭和苏联“能源”号运载火箭。

发射起飞方式，是长征-9号与美国SpaceX公司的“重型猎鹰”火箭，以及该公司计划将游客送往月球轨道的BF R火箭最大的不同之处。“重型猎鹰”火箭发射起飞时依靠27台发动机同时点火提供推力，BFR则将发动机数量增加到31台，都是多台小推力发动机并联的技术思路。然而发动机之间会产生耦合影响，这种技术路径也被认为蕴藏着较大风险。而长征-9号则依靠为数不多的几台大推力发动机提供起飞动力，推力最大的构型起飞时，芯一级与助推器发动机加起来也只有12台，结构简单，性能可靠，风险随之降低。



长征-9号重型运载火箭采用了多种先进的技术，达到了世界先进国家水平行列

除了发动机外，长征-9号在其他方面技术上也有很大的提高。为了降低结构质量，长征-9号火箭的推进剂储箱将使用轻质高强度的铝锂合金，级间段和整流罩使用复合材料；火箭电气和控制系统将使用故障诊断系统，还以此为基础进一步实现火箭故障诊断和重构。火箭制导系统将使用捷联惯导加卫星导航加星光导航的先进复合制导方案，软件方面使用摄动加迭代的制导律，此外火箭还将具备基于天基天链系统的遥测控制能力。这些先进的火箭技术将显著提高长征-9号的性能。

长征-9号重型运载火箭现处于论证和关键技术攻关阶段，预计将于2030年前后首飞。

921新一代载人运载火箭

据悉，新一代载人运载火由箭中国载人航天工程办公室（CMSA）负责研制，CMSA又称“921办公室”，因此该火箭也被称为“921火箭”。

921火箭是根据我国载人航天工程发展规划，为发射我国新一代载人飞船而全新研制。新一代载人运载火箭打破传统研制模式，采用一体化协同设计、数字虚拟试验等先进研制手段，通过集成演示试验部分代替传统复杂的单项试验，大幅缩短研制周期，提升研制效率，推动研制模式创新。该火箭将按照载人飞行的最高安全标准设计，可实现垂直起降重复使用，火箭未来可用于载人月球探测，将快速推动我国运载火箭技术和进出空间能力的重大提升和跨越。在更远的将来还可以和重型运载火箭组合使用，建立月球基地，实现月球可持续开发利用。

据悉，921火箭采用3级半的CBC构型，由两个助推器、芯一级、芯二级、芯三级、逃逸塔和整流罩组成。芯一级直径5.0米，安装7台YF-100K液氧煤油发动机，该发动机由YF-100发动机改进而来，首次亮相于2018珠海航展。



921新一代载人运载火箭

芯二级长度21.2米（二级构型）/20.5米（三级构型），推进剂287吨，总质量310吨，干质比13.47。使用两台YF100K发动机真空改进版，单台真空推力1379kN。

芯三级长度11.54米，推进剂质量37t，总质量44t，干质比6.29。使用两台YF-75D发动机，单台推力88.36kN。

921火箭全长约90米，起飞重量约2000吨，近地轨道运载能力为70吨，地月转移轨道运载能力是27.5吨，还可以与多种模块组合使用，形成近地轨道40吨至70吨，地球同步轨道10吨至32吨的系列化型谱。921火箭按照载人飞行的最高安全标准设计，充分继承了长征五号、长征七号等火箭研制中已突破的关键技术，通过利用成熟的动力和结构模块进行优化组合，研制速度较快。据悉，2017年，我国启动了新一代载人运载火箭方案论证工作，通过完成多轮方案对比分析，该火箭瞄准国际先进技术趋势，实现了技术更新换代，采用新型泵后摆高压补燃发动机、高安全逃逸系统、轻质高强度新材料等先进技术；2019年，我国完成YF-100K长程热试车，并验证了发动机泵后摆技术；2019年底，已进入初样研制阶段，预计2023年完成首飞。

结语

从长征-9号和921火箭的运载能力来看，921火箭的运载能力明显小于长征-9号，显然是我国为了加快探月工程研制的重型火箭，对于提升我国探月工程的进度大有裨益，后续921火箭还将用于载人月球探测工程中环月、绕月、登月等演示验证及飞行任务，快速推动中国运载火箭技术和进出空间能力的重大提升和跨越。但考虑到未来我国航天工程的进一步深入，探火工程、其他星球探测、大型航天器、超大型飞行器、空间太阳能电站、超大型可重构综合卫星等航天器的发射和建设任务，921火箭的运载能力可能稍显不足，那么就需要长征-9号这样的重型火箭，其可以看作是未来我国航天探测领域必不可少的重要一环，能满足未来较长时期深空探测、载人登月和登火、空间基础设施建设等国家重大工程任务需求。保障中国在未来宇宙探索和更大更远空间的话语权。



据悉，921火箭采用3级半的CBC构型，由两个助推器、芯一级、芯二级、芯三级、逃逸塔和整流罩组成

未来，长征-9号和921火箭组合使用，对于助力我国航天探测，建设航天强国，走向太空，意义深远。



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