未来火箭之王！长征九号总师首次详解中国重型火箭

“科幻级”的中国未来火箭之王长征九号，计划在2028年至2030年首飞，目前研制进展顺利。　　2018年初，美国猎鹰重型火箭首飞成功，将一辆红色特斯拉跑车送入地火转移轨道。这次发射虽然颇具娱乐性，但航天界普遍认为，这预示着一个新的重型火箭时代的到来。
　　“冷战”期间，美苏军备竞赛带来了第一个重型火箭时代。美国用近地轨道118吨、月球轨道45吨运载能力的土星五号，将12名航天员送上月球。苏联也研制出了媲美土星五号、近地轨道运载能力100吨以上的能源号火箭。
　　但随着“冷战”结束，全球运载火箭暂别重型时代。如今，载人探月、载人探火、深空探测、大型空间设施建设需求的兴起，激发着人类再次将目光投向重型火箭。
　　中国重型火箭经历几年“犹抱琵琶半遮面”后，最近一年多来被确认命名为“长征九号”，因为“九”是最大的个位数。中国目前运载能力最大的长征五号火箭，近地轨道运载能力为25吨，而长征九号最高能达到140吨，是长五的5倍以上。中国计划2022年建成的“天宫”空间站，总重量约90吨，长征九号一次就可以将1.5个空间站的重量整体送入轨道。
　　“科幻级”的中国未来火箭之王，何时能走入现实？
　　昨天（10月31日），在航天科技集团第十二届珠海航展媒体通气会上，来自航天科技集团一院的长征九号火箭总设计师张智表示，计划在2028年至2030年首飞，目前研制进展顺利。
　　即将于11月6日~11日举办的珠海航展上，长征九号将作为中国新一代运载火箭中的一员，向公众推介。
　　技术思路与SpaceX重型火箭不同
　　张智不仅是长征九号总设计师，也是我国航天员“御用”火箭长征二号F的总设计师。昨天，他首次公开介绍了长征九号的有关情况。
　　长征九号的研制，瞄准载人月球探测、火星取样返回、大型空间设施建造等需求，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。
　　不同的运载能力，是火箭不同构型带来的。“长征九号是一个系列火箭，可以搭配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。”张智介绍。
　　长征九号高度超过90米，箭体直径为10米级，芯一级配置4台500吨级推力高压补燃液氧煤油发动机，芯二级配置2台220吨级推力高压补燃氢氧发动机，芯三级配置4台25吨推力膨胀循环氢氧发动机，每个助推器配置2台液氧煤油发动机。
　　这是长征九号与美国SpaceX公司的猎鹰重型火箭，以及该公司计划将游客送往月球轨道的BFR火箭的不同之处。猎鹰重型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。
　　长征九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，风险随之降低。
　　明年年中完成500吨级发动机整机装配
　　长征九号首飞，还要等待10年。根据国家国防科工局此前公开的信息，其首飞时间预计在2028年前后。
　　而首飞只是重型火箭项目的第一阶段。张智介绍，重型运载火箭的发展将分三个阶段。第一阶段将在2028年至2030年完成，主要任务是完成系列构型模块的研制，实现火箭首飞，使我国进入空间能力达到国际先进水平，满足火星取样返回、载人月球探测等重大工程的需求。
　　其后进行的第二个阶段，进一步完善重型火箭系列化构型，并进行应用飞行，同时利用可重复使用技术进一步降低火箭成本。
　　到了第三个阶段，研制人员将研发更新的技术，例如新材料、新动力等，提高运载能力和技术水平。火箭也将提高对载人登火、空间太阳能电站等更大规模空间探测任务和基础设施建设的适应性，支撑我国全面建成航天强国。
　　长征九号项目可以追溯到8年前，国家国防科工局于2010年正式启动了重型火箭论证工作；2015年启动关键技术攻关及方案深化论证阶段(以下简称关深阶段)研制工作，并取得系列初步成果；2016年，重型运载火箭关深阶段正式立项。
　　关深阶段立项后，总体方案深化论证和以“重型运载火箭总体技术”“大推力液氧煤油发动机技术”“大推力液氢液氧发动机技术”“大直径箭体结构设计、制造及试验技术”为代表的12项重大关键技术攻关随即开展。
　　“虽然难度很大，但目前研制比较顺利。”张智介绍，重型火箭总体方案已经通过了集团级专家评审，各分系统方案基本明确。关键性的500吨级液氧煤油发动机也进展顺利，预计2019年6月将完成首台发动机整机装配，具备短程试车条件。大直径贮箱基本完成零部组件的研制攻关， 2019年将完成大直径贮箱和集中力壳段的研制。
　　长征九号作何用？目标是月球、火星和星辰大海
　　重型运载火箭的运载能力，是实施月球探测和深空探测、开展大型空间基础设施建设和空间资源开发利用的重要基础，可极大地提升我国开发利用空间和维护太空安全的能力。
　　“谁得到了太空，谁就得到了未来。进入空间能力有多大，航天发展的舞台就有多大。”张智说，重型火箭正是各国在未来太空赛跑中的基本能力。

　　

　　长征九号效果图。来源央视新闻
　　从最近的星球——月球来看，长征九号可用于载人登月、月球科研站的建设。瞄准载人登月，我国正在研发另一型尚未命名的新一代载人运载火箭，而长征九号无疑有着更为强大的向月球轨道的投送能力。
　　再看向火星，长征九号足以通过一次任务完成火星的取样并返回。张智说，这使我国有望成为首个完成火星采样返回的国家，并为载人登火储备技术和能力，使我国深空探测能力达到世界航天强国水平。同时，在太阳系其他星球探测中，也将依靠重型火箭提供发射探测器的能力。
　　长征九号还可以发射其他大型航天器，承担超大型飞行器、空间太阳能电站、超大型可重构综合卫星等航天器的发射。张智说，初步统计表明，2030年前后，重型火箭发射需求约有4~5次，2030~2035年发射需求约10次；到2050年发射需求更多。“可见，发射需求已经比较紧迫，长远来看需求很旺盛。”
　　重型火箭将推动航天技术能力向前一大步
　　“美苏几十年前重型火箭搞得轰轰烈烈，后来不搞了。所以肯定有人问，现在我们搞重型火箭有什么意义呢？”昨天，张智自己抛出了问题。
　　张智解释，重型火箭需要的技术，不是将现在技术“攒”在一起就能解决的。它的研发，将带动一国设计、制造、材料等领域整体提升。
　　年初以发射特斯拉完成首秀的猎鹰重型火箭，在张智眼里就是一款“攒”出来的火箭，是在现有技术基础上制造的运载能力最大的火箭。“其实我们也能‘攒’出更大的火箭，近地轨道运载能力达到70吨没太大问题，但现在没有这个需求，猎鹰重型在首飞之后也没任务了。”
　　相对于赶时间、秀能力，重型火箭更重要的意义在于，以项目为牵引，扎扎实实努力，可以使整个航天技术水平向前走一大步。就像几十年前中国“两弹一星”和美国“阿波罗计划”那样。
　　“举个简单的例子，现在火箭发射时很复杂，要连着脐带塔供气，就像设备带着充电器才能运行一样。未来会让火箭自主化、智能化，这都是我们在新火箭研发中努力实现的。”张智说。
　　第一个重型火箭时代，由军备竞赛催生，而第二个重型火箭时代，源于人类对更深远宇宙的探索欲望。张智认为，各国开始发展重型火箭是必然趋势，人类不能总在地球附近“溜达“。
　　“现在大家畅想太空移民，目光着眼于月球、火星。更长远来看，人类若想离开太阳系，需要更强大的进入空间能力、化学动力之外的新动力等等，这些早晚都是要考虑的。”张智说，“现在只是起步的一小段。”
　　起跑线附近正聚集着数个航天大国。他们利用各自新一代重型火箭，运送的不论是特斯拉、太空游客，还是一个真正的航天器，其实本质上，都是一张通向深空之门的入场券。
　　新京报记者 倪伟 编辑 吴娇颖

　　
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