中国研制重型运载火箭,赛道上目前只剩中美

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澎湃新闻记者 谢瑞强
备受瞩目的长征九号重型运载火箭有了最新进展。
这几天，我国重型运载火箭的研制接连迎来好消息。先是国家航天局副局长吴艳华接受央视采访时透露，现在国家已经确定将研制长征九号重型运载火箭，之后是中国航天科技集团一院透露，“十四五”期间中国航天将持续推进新一代载人运载火箭和重型运载火箭的研制。
航天专家黄志澄告诉澎湃新闻,长征九号运载火箭这几天突然出现多个好消息，尤其是航天局副局长的表态，这说明该火箭可能很快将立项研制，从关键技术预研阶段转向正式立项研制阶段，这对项目本身来说意义重大。

重型运载火箭是航天强国标志之一。

长征九号火箭可用于载人登火
长征九号是我国正在论证预研的重型运载火箭。
“按运载能力分，运载火箭可分为小型、中型、大型和重型，我们一般将起飞重量大于2000吨、低轨道最大运载能力在100吨级的火箭称为重型运载火箭。”航天专家黄志澄向澎湃新闻介绍说，“冷战期间，美国的‘土星’-5号、苏联的N-1和‘能源’号都属于重型运载火箭。”
目前，我国运载能力最强的火箭是长征五号，其近地轨道运载能力可以达到25吨，在世界现役火箭中排名第三，排第一的是美国的“猎鹰重型”火箭，其近地轨道最大运载能力约63吨，排第二的是美国的“德尔塔”-4火箭，最大运载能力约28吨。
“如果未来想载人登月、载人登火，最好的选择是使用重型运载火箭，长征五号火箭目前运力无法满足要求，因此我们需要长征九号这样的重型运载火箭。”黄志澄说。
现在，长征九号论证工作基本结束，一些关键技术预研也有了重大突破，为正式立项奠定了基础。中国探月工程首任总指挥栾恩杰近日也透露了重型运载火箭研制的最新进展。据央视军事2月28日报道，栾恩杰介绍，100吨级（编者注：即长征九号）重型运载火箭的论证阶段已基本完成，进入立项后续阶段，重型火箭的研究工作有望在“十四五”期间展开。
栾恩杰指出，运载工具的升级将快速提升我国进入空间的能力，对于加速空间基础设施建设，更是如虎添翼。
目前，正值全国“两会”期间，来自航天的代表委员也透露了重型运载火箭的相关消息。科技日报3日报道称，据悉，“十四五”期间中国航天将持续推进新一代载人运载火箭和重型运载火箭两型的研制，突破现有火箭的箭体尺寸以及发动机推力，从而支撑后续更远距离的深空探测。
《科技日报》称，全国政协委员、中国航天科技集团一院运载火箭专家、中国科学院院士姜杰表示：“这两型火箭的成功研制，将大幅提升我国航天器进入外太空的能力。”
根据姜杰介绍，未来5年，我国除了继续推进两型“重量级”火箭研制，航天工程还将与智能技术深度融合，航天工程系统各个关键环节将实现智能化，运载火箭在故障条件下将具备自适应控制、在线轨道规划、任务降级处理等几种能力，以精确入轨为终极目标，让执行任务更加灵活。
姜杰表示，站在“十四五”开局的新起点上，长征系列运载火箭将助力中国探索宇宙的脚步迈得更远。



准备发射的苏联“能源”号重型运载火箭。

多项关键技术预研获得突破
火箭专家龙乐豪曾披露，长征九号芯级最大直径达到10米级，捆绑四个5米直径的助推器，起飞重量4000多吨，低轨运载能力达到140吨。
2015年，国防科技工业局正式批准重型火箭的关键技术深入研究，主要包括两方面，其一是总体技术，其二是发动机技术。经过多年的技术攻关，我国重型运载火箭关键技术预研取得了不少成果。
2016年1月，中国航天科技集团一院采用整体锻造法成功研制出重型火箭贮箱过渡环，为我国超大直径箭体结构的设计、制造、试验等关键技术奠定基础，标志着重型火箭突破了最大难题。
2017年6月，我国首台泵后摆火箭发动机首次试车获得圆满成功，成为世界上第二个掌握泵后摆核心技术的国家。试车成功后，当时中国航天科技集团六院院长刘志让介绍称，泵后摆技术将摇摆装置后置，不仅用最小的摆动实现了推力矢量的变化，发动机结构还更加紧凑，火箭总体构型更加优化，更重要的是为重型运载火箭发动机研制扫除了拦路虎，起到“瘦身健体”的作用，为研制更大推力液体火箭发动机奠定了坚实的基础。



10米级贮箱瓜瓣样件。

据悉，该技术可用于重型运载火箭的液氧煤油发动机研制。长征九号运载火箭发动机包括大推力液氧煤油发动机和氢氧发动机。
2018年7月，中国航天科技集团一院与中南大学联合研制出世界上最大的火箭贮箱瓜瓣。该瓜瓣直径达10米级，强度提升10%，且成形精度达毫米级。研制人员介绍，10米级贮箱瓜瓣成形技术的突破，为我国重型运载火箭10米级贮箱原理样件的研制奠定了坚实基础，也为火箭结构轻质化作出突出贡献。
今年1月，澎湃新闻从中国航天科技集团获悉，拟服务于中国重型运载火箭的大推力补燃循环氢氧发动机关键技术攻关取得积极进展。
目前，大推力补燃循环氢氧发动机关键技术攻关已完成预燃室热试验、氢涡轮泵与预燃室联动试验、氧涡轮泵与预燃室联动试验等一系列最具代表性和里程碑意义的热试验，标志着中国突破了大推力补燃循环氢氧发动机系统技术及高压大流量预燃室、高效多级涡轮泵等核心组件的关键技术，为工程研制奠定了坚实的技术基础。
重型运载火箭赛道上的国家表现如何？
重型运载火箭是航天强国的标志之一，并且仅有少数航天强国正在研制这种类型的火箭，目前，这个赛道上，只有中美俄三个国家。
2月22日，据美国航天新闻网报道，美国宇航局宣布，SLS（太空发射系统）火箭芯级的第二次静态热试车推迟进行，原因是有阀门存在问题。
1月17日，SLS火箭芯一级在密西西比州斯坦尼斯中心实施首次点火试验的过程中，仅仅燃烧了67秒就自动关机，没有达到预期的8分钟燃烧。这是SLS火箭研制过程中，第一次遭遇重大试验失败。



美国SLS火箭发射设想图。

SLS火箭是美国宇航局主导、波音公司研制的重型运载火箭，可用于载人登月、月球基地建设、载人探火等深空探测任务，系列化设计的运载能力在70至130吨。在特朗普政府时期提出的“阿尔忒弥斯”载人登月计划中，SLS火箭将在2024年发射“猎户座”飞船和登月舱，实现美国载人重返月球的梦想。
“SLS重型运载火箭和‘猎户座’飞船是美国载人登月的重要系统，这两个系统是小布什政府提出的‘星座’计划的产物，”航天专家庞之浩告诉澎湃新闻，“SLS最大运载能力超过130吨，‘猎户座’飞船是一种可深空探测的载人飞船，可支持载人探月和载人探火。”
SLS火箭原定于2018年11月进行首飞，后来因为技术等原因推迟，成本也不断超支。去年6月份的审计报告显示，火箭的建造成本已从62亿美元飙升至80亿美元，增幅高达29％。
研制工作一波三折、首飞时间一推再推，而最近的试验工作又问题不断，这为今年11月首次飞行投下了不少阴影，能否如期首飞有待观察。
俄罗斯也提出了研制重型运载火箭的计划。2016年8月，俄罗斯国家航天事务集团确认，该机构决定以苏联航天飞机所用的火箭技术改进现有火箭发动机，在今后5年至7年间研制出近地轨道运载能力达160吨的超重型运载火箭，这将是全球最大的运载火箭。
俄罗斯新研制的重型运载火箭将借鉴1988年苏联发射航天飞机时采用的“能源”号火箭的技术，当时这种火箭的近地轨道运载能力为100吨。
“从2016年提出至今已经过去了近5年时间，俄罗斯重型运载火箭一直没有立项研制的消息。重型运载火箭耗资巨大，俄罗斯当下经济状况下，没有足够的经费推进，甚至‘安加拉’-A5大型运载火箭研制试验工作都出现推迟。”黄志澄说。
“俄罗斯继承了苏联大量航天遗产，重型运载火箭相关技术的积累还是很多的，但就是缺钱，所以这种火箭的研制一直‘停留在PPT上’。”黄志澄指出，“这个赛道上，实际上只有中美两国已经起步。”
中国正在研制的重型运载火箭长征九号计划在2030年左右进行首飞。

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本期编辑 常琛

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