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新一代运载火箭将助力中国航天走得更远

长七、长九、长十一……
新一代运载火箭将助力中国航天走得更远

  原标题:未来火箭之王!长征九号总师首次详解中国重型火箭

新华社北京5月16日电 题:长七、长九、长十一……新一代运载火箭将助力中国航天走得更远

  新京报讯(记者 倪伟)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。

新华社记者 胡喆

  “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。

长征七号满足发射货运飞船和未来载人运载火箭更新换代等需求;长征九号是我国未来运载能力最大的一型火箭;长征十一号让商业卫星发射更高效、更实惠……记者日前蹲点中国航天科技集团有限公司所属中国运载火箭技术研究院,与火箭设计者们面对面,采访了解我国新一代运载火箭研制进展。

  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。

长征七号:中国首型全数字化设计火箭

  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。

长征七号运载火箭是为满足我国载人空间站工程发射货运飞船的需求和未来载人运载火箭更新换代的长远需求,全新研制的新一代高可靠、高安全的中型运载火箭。

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2016年6月25日,长征七号火箭在海南文昌航天发射场成功将多个载荷成功送入预定轨道;2017年4月20日,长征七号火箭在同一发射场将天舟一号货运飞船成功送入太空。

  2016年10月,长征五号火箭在海南文昌发射场准备首飞。新京报记者 倪伟 摄

长征七号运载火箭总指挥王小军介绍,长征七号采用“两级半”构型,总长53.1米,芯级直径3.35米,捆绑4个2.25米的助推器,起飞重量597吨,运载能力将达到近地轨道13.5吨、太阳同步轨道5.5吨,达到国外同类火箭先进水平。

  “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。

“该型火箭的研制成功标志着我国在载人航天工程和新一代运载火箭研制中取得重要突破,对完善我国运载火箭型谱、提升进入空间能力具有重大意义。”王小军说。

  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。

长征七号作为我国第一枚全数字火箭,火箭设计从纸质“连环画”变成了“3D电影”。

  技术思路与SpaceX重型火箭不同

“所谓‘数字火箭’,是指长征七号采用全数字化手段完成研制,打通了从设计到制造的全三维流程。”王小军介绍,火箭在研制流程中没有一张纸质图纸,实现了“一键式”加工。

  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。

同时,新动力让火箭更“环保”。“长征七号采用我国具有自主知识产权的两种新型液氧煤油发动机。较常规推进剂推力提高了50%,平均成本仅为常规推进剂的约十分之一。”王小军说。

  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。

王小军透露,长征七号火箭在为我国长期有人照料的空间站搭建起“天地运输走廊”的同时,还将作为我国新一代中型运载火箭的基本构型,研制长征七号改火箭,成为我国未来航天发射任务的“主力军”。

  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:我国未来运载能力最大的一型火箭

  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。

以载人月球探测、火星取样返回、大型空间设施建造等需求为目标;以模块化设计为手段,一次设计,三个构型,近地轨道运载能力50吨至140吨……重型运载火箭长征九号将是未来我国运载能力最大的一型火箭。

  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。

长征九号运载火箭总设计师张智介绍,重型运载火箭的近地轨道运载能力可达140吨,是实施月球探测、深空探测,开展大型空间基础设施建设、空间资源开发利用的重要基础,可极大提升我国开发利用空间和维护太空安全的能力。

  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。

在月球探测任务方面,重型运载火箭为载人月球探测、月球科研站的建设提供重要保障,为实现月球科学研究、月球探测技术和月球资源应用能力的领先提供有力支撑。

  明年年中完成500吨级发动机整机装配

在火星取样返回任务方面,如果重型火箭能够实施发射,将通过一次发射任务完成取样返回任务,有望使我国成为世界首次完成火星取样返回的国家,并为载人登火储备技术和能力。

  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。

“重型运载火箭代表一个国家更大、更远地自主进入空间的能力,长远来看,发射需求旺盛,是国家综合国力的直观体现。”张智说。

  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。

长征十一号:中国航天的“快响利箭”

  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。

长征十一号运载火箭是四级固体运载火箭,主要用于发射近地轨道和太阳同步轨道有效载荷。长征十一号全长约20.8米,最大箭体直径2米,总质量约58吨。

  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。

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