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【环球科技观察】美俄中都有哪些重型火箭?

[编辑:永太净化设备经营部] [时间:2022-05-09]

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【环球时报特约记者 晨阳 环球时报记者 马俊】近年来随着探月热潮的兴起,载人登月和深空探测必需的重型火箭受到越来越多的关注。按照公认的标准,近地轨道运载能力在50 吨以上的运载火箭才算是重型火箭,但想要打造这种集成了当前最先进航天技术的“大国重器”,实在不容易。

美国两大超级火箭争雄

几经拖延之后,为美国“阿尔忒弥斯”载人登月计划量身打造的“太空发射系统(SLS)”重型火箭终于站上了发射台(下图)。英国广播公司称,“美国史上最大、最贵和拖延最久的超级火箭”即将于4月3日进行正式发射前最关键的“湿装彩排”。

目前SLS火箭与“猎户座”新型探月飞船的组合体已经在发射塔上准备完毕。报道称,SLS堪称庞然大物,其高度接近100米,它的推力比冷战时期“阿波罗”登月计划使用的“土星五号”重型火箭还要大出15%,足以将95吨载荷送入近地轨道。升级型号可将近地轨道运载能力提升到130吨,明升m88备用网站

按照美国航空航天局(NASA)的规划,在4月3日的测试中,将演练全套发射流程,包括实际加注推进剂,直到点火升空前约10秒时才叫停。假设一切进展顺利,NASA最早将在今年5月进行SLS火箭的首次发射。它将“猎户座”飞船送到距离地球45万公里的月球轨道,飞船绕过月球背面后返回地球,在加州附近的太平洋(601099)海域降落。

但SLS火箭正面临着巨大的争议。负责审计NASA项目的美国监察长办公室提交的评估称,SLS火箭的平均发射成本高达惊人的40亿美元,以至于该报告将SLS项目描述为“不可持续”。

NASA准备测试SLS火箭之际,更大的重型火箭也已竖立在发射架上。这就是美国太空探索技术公司(SpaceX公司)的“星船”。后者由两部分组成:被称为“超重型火箭”的一级助推器和“星船”的上面级航天器,它们合体后的高度达到创纪录的118米。

按照SpaceX公司的规划,未来“星船”同样用于登陆月球和火星。“星船”组合体最大推力达到惊人的7500吨,可以轻易将超过100吨的载荷送入近地轨道。“超重型火箭”与“星船”都被设计成完全可重复使用,SpaceX公司CEO马斯克宣称,未来两三年内,“星船”的发射成本将降到1000万美元之内。

美国“太空”网站称,马斯克近日透露,“星船”最快将在5月进行首次太空测试,其飞行高度将超过100公里并绕地球一圈,然后降落在夏威夷考艾岛附近的太平洋。

除了“星船”外,SpaceX公司此前发射的“猎鹰重型”火箭是现役运力最大的运载火箭,它能将约64吨的有效载荷送入太空。但SpaceX公司已确定该火箭并不承担载人飞行任务。

接受《环球时报》记者采访的专家表示,从技术成熟度看,目前SLS火箭更胜一筹。它大量采用航天飞机的成熟技术,在可靠性上已经得到过验证。因此SLS火箭只需要完成一次无人验证发射,就将搭载航天员实际推进“阿尔忒弥斯”载人登月项目。而“星船”项目目前的完成度很低,即便首次太空发射取得成功,但还不代表它能很快投入使用。马斯克表示,目前“星船”还在不断更新设计,尚没有最终定型。

俄罗斯重型火箭仍在规划中

苏联曾与美国在太空探索领域激烈竞争数十年,作为苏联航天遗产的主要继承人,俄罗斯先后提出多型重型火箭设计。但就当前进度来说,它们基本处于规划状态。

20世纪70年代,苏联为与美国竞争载人登月,曾研制出N1重型运载火箭,但连续4次发射失败后被迫放弃。1987年,苏联首次成功发射用于搭载“暴风雪”航天飞机的“能源”号重型火箭,它的近地轨道运载能力达到100吨。但随着苏联解体与“暴风雪”航天飞机项目的下马,“能源”号重型火箭退出了历史舞台。

俄罗斯在相当长时间里都只能依靠苏联时代的“联盟”号和“质子”号运载火箭维持航天发射。从1994年开始,俄罗斯赫鲁尼切夫国家航天研究和生产中心提出使用清洁能源的“安加拉”火箭项目,该系列火箭包括“轻”“中”“重”三个级别,其中2005年“美俄蜜月期”提出的“安加拉-100”火箭推力最大,其近地轨道运送能力超过100吨,足以满足时任美国总统布什建议的载人登月“太空探索愿景”的需求。但因为种种原因,“安加拉”火箭进展缓慢,俄罗斯已经放弃该系列重型火箭的规划,转而优先确保用“安加拉-A5”大型火箭执行载人航天任务。

2009年俄罗斯开始研制“罗斯M”系列运载火箭,计划于2015年投入使用,在位于远东的东方发射场执行载人和货运飞船的发射任务。根据型号不同,“罗斯M”可将6.5吨至50吨有效载荷送到近地球轨道。但2011年,俄罗斯政府宣布停止该火箭的研制。

2016年,俄罗斯提出了另一种重型火箭设计??“叶尼塞”火箭。它成为俄罗斯载人登月和兴建月球基地的关键运载工具,其近地轨道能力不小于80吨,后续型号可提升至100吨,月球轨道运输能力至少为20吨,以满足2030年将俄罗斯下一代“雄鹰”号载人飞船(20吨)送入月球轨道的需求。俄罗斯还计划在它的基础上研制“顿河”重型火箭,其近地轨道运载能力达到130吨,可用于发射俄罗斯的月球基地模块。然而出于整个项目花费过大、没有考虑应用可重复使用等最新航天技术等原因,2021年俄罗斯宣布暂停“叶尼塞”重型火箭的技术设计工作。俄罗斯的载人登月项目可能改由多枚“安加拉-A5”大型火箭联合执行。它们将通过多次发射,分别将载人飞船、月球着陆系统及空间拖船送入近地轨道,进行在轨对接后再实施登月。

中国重型火箭正处于研制阶段

中国长征五号系列大型运载火箭成功发射后,外界极为关注“中国用于深空探测的重型火箭项目”。

美国“太空”网站称,当前中国近地轨道运载能力最强的火箭是长征五号系列火箭,近地轨道运载能力达到25吨。报道称,中国从2018年开始提出近地轨道运载能力高达140吨的长征九号重型火箭,预计将在2028年前后首发。外媒还猜测,长征九号重型火箭芯级直径为10米,高度将超过103米,起飞推力超过4000吨。此外,它还采取可重复使用的火箭技术以降低发射成本。

根据公开报道,2021年中国探月工程首任总指挥栾恩杰在接受采访时证实,中国百吨级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,以满足中国航天走向更深远太空的需求。

中国科学院院士、中国航天科技(000901)集团一院首席总设计师姜杰在今年两会期间接受《环球时报》记者采访时也透露,我国具有跨代意义的重型运载火箭正处于研制中,研制过程需要八到十年时间。这款重型运载火箭能跨越式提升我国进入和利用太空的能力,它的近地轨道运载能力达百吨级,地月转移轨道运载能力为50吨级,其任务覆盖面广、适应性强,既可用于空间舱段、空间电站等近地轨道大规模发射任务,也可用于载人登月、载人火星/小行星探测、太阳系边际探测等深空探测任务。这款火箭将使我国空间活动进入全新的大规模探测阶段,保障我国在宇宙探索和太空开发中的优势地位。