火箭是人類進行太空探索必不可少的運載工具,沒有她,一切都是空談。運載火箭按運載能力可以分為:小型、中型、大型、重型四個類別。一般來講,按照近地軌道運載能力LEO來劃分。LEO能力在2噸及其以下的火箭是小型運載火箭。在2-20噸以內的為中型運載火箭,20-50噸的為大型運載火箭,LEO近地運載能力達到50噸及其以上的為重型運載火箭。外國與俄羅斯都曾有過重型運載火箭,目前我國最大運載能力的火箭是長征五號,屬于大型運載火箭,那我們距離擁有重型運載火箭還有多遠的距離。
我國在衛星發射領域使用的運載火箭種類很多,能夠滿足發射需求,選擇也具有靈活性,但是,對于深空探測,以及載人登月甚至以后的載人登火,這些任務所需的重型運載火箭則還是空白。為了填補這樣的空白,“長征九號”應運而生。與長征家族內的其她運載火箭相比,長征九號是一位“巨人”,她是我國現階段正在研制的最大的運載火箭,運力與土星五號相當,甚至有過之。
2016年,長征九號運載火箭關鍵技術攻關及方案深化論證階段正式立項,有望于2030年前后實現首飛。長征九號經歷了多次改版,2021年6月24日,我國火箭專家龍樂豪院士在參加一次活動時公布了現階段的長征九號具體數據,目前人們習慣稱之為“2021版本”,2021版的長征九號比上一個版本還要大,運力也更強,LEO能力從原先的140噸提升到了150噸。火箭長度高達108米,新版的長征九號在構型上也一改往日風格,原先的4個助推器也被拿掉了,也就是說長征九號不使用助推器,上一版本的芯一級火箭是4個助推器與12臺YF-130液氧煤油發動機組成,現版本的芯一級火箭則只有16臺YF135液氧煤油發動機,雖然減輕了重量,但是推力并沒有降低。YF135液氧煤油發動機將是我國單噴管推力最大的發動機,高于外國SpaceX公司正在研制的液氧甲烷猛禽發動機。
人類探索太空的能力,基本上來說取決于火箭的推力,這句話是基本沒有什么問題的,一個大推力的火箭能夠送更重的載荷進入太空,也就有了更多的探索空間。所以,不僅是我國,外國與俄羅斯同樣看重重型運載火箭的研制,比如NASA正在研發的SLS(Space Launch System)運載火箭,外國由于航天飛機退出歷史舞臺,急需重型運載火箭的問世來點燃希望火焰,SLS就是在這個背景之下誕生的。
SLS有兩個版本,載人版本近地軌道運載能力70噸,貨運版本近地軌道運載能力達到130噸。她的主發動機由4臺RS-25組成,RS-25被譽為世界上最安全的以氫氧為燃料的發動機,近100%的發射成功率,但是 ,面對極高的安全性,帶來的也是極高的造價,一臺RS-25發動機造價四千萬美元,在現如今逐步降低發射成本的大環境之下,這成本顯然非常高昂。
土星五號
2021年2月28日,外國宇航局副局長史蒂夫·尤爾齊克表示,SLS的首次發射任務將在2021年中下旬進行,眼看著時間已經逼近,能不能如期進行,現在還沒有更新確切的發射日期,我想多半仍需延期。
再來看俄羅斯,俄羅斯也有重型運載火箭的研制計劃,俄航天集團正在設計葉尼塞號重型運載火箭以及加強版“頓河”號運載火箭,前者LEO運載能力至少100噸,后者則可以達到140噸,躋身世界頂級水平。然而,我們知道研制重型運載火箭需要經費支持,并且這個數額不會少,這無疑會增加俄羅斯的財政壓力。俄羅斯現在每年的航天預算有25億美元,這預算似乎有點捉襟見肘了。
2021年5月24日,據俄羅斯衛星網消息稱,俄羅斯國家航天集團執行總監亞歷山大·布洛申科表示,打算用我國的重型運載火箭發射本國登月載人飛船,這又是在釋放什么信息呢?是不是本國的葉尼塞重型運載火箭項目延遲了呢?按照我國長征九號的任務計劃,有望2028年實現長征九號的首飛任務,而俄羅斯則希望在2030年前后執行載人登月任務,看來多半是自家的葉尼塞號運載火箭的研制出了問題。
在沒有能夠替代化學燃料火箭的科技出來,從地表到太空,重型運載火箭決定著未來的太空探索。