中國要發展超重型運載火箭？仍存“心髒病”難題

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近日，中國發展運載能力達到140噸的重型運載火箭的消息在互聯網上熱傳，引起航天愛好者的廣泛關注。根據《環球時報》記者調查，最新議論源於《深空探測學報》之前刊發的一篇名為“我國航天運輸系統成就與展望”的論文，由於該論文的撰寫者包括此前不斷呼籲要加快重型火箭研究的龍樂豪院士，所以廣受矚目。該文對中國未來的運載火箭進行了展望，透露不少關鍵信息。有專家認為，航天能力的強弱關鍵在運載火箭，而運載火箭的關鍵則在火箭發動機。

披露中國未來運載火箭族譜

該文對中國運載火箭進行了回顧和展望，將不斷發展的長征1號到長征11號運載火箭的長征系列運載火箭分為4代，其中長征5號、長征6號、長征7號和長征11號為第四代運載火箭。

當然，文章最吸引人的地方在於披露了計劃發展新型運載火箭。首先披露的新一代中型中低軌火箭，也就是長征8號運載火箭，它是一種兩級火箭，一級芯級狀態與長征7號基本一致，採用兩台YF-100發動機，但捆綁的是2個2米的120噸級固體助推器，二子級採用兩台YF-75液氫液氧發動機(也就是長征3乙運載火箭的三級)，近地軌道運載能力為7.6噸。另外還會研製新一代中型高軌道火箭，並同時推進長征-3D和長征-3E火箭的更新換代，也就是對其助推器和一二級發動機進行“換發”。

文章首次披露了一種空射運載火箭，計劃利用運-20運輸機為載機，採用內裝式​​箭機組合方案，發射週期為12小時，太陽同步軌道的運載能力不低於200公斤。此外，文章還披露中國正在探索可重複使用航天運載系統。

重型運載火箭成為關注焦點

當然，文章中最大的看點還是長征9號重型運載火箭。實際上，去年年底發布《2016中國的航天》白皮書時，國家航天局副局長吳艷華已經明確，現在正在啟動下一代重型運載火箭長征9號的研製攻關，初步計劃在2030年左右首飛。

這篇論文較為詳細地介紹了未來長征9號的參數。文章稱，長征9號火箭為三級半結構，芯級最大直徑10米級，近地軌道運載能力140噸，地球同步轉移軌道運載能力66噸。近地軌道運載能力已超出美國登月使用的“土星5號”運載火箭和蘇聯“能源”號運載火箭。該重型火箭是完成深空探測、載人登月和登火、空間基礎設施建設的重要支撐。該火箭的三個構型對應結構狀態相同，可模塊化組合，既可捆綁液體助推器，也可捆綁固體助推器。

從該論文的配圖上看，構型為長征-934的火箭(其中3代表3級，4代表4個助推器)總共24個噴管，其中芯級噴管8個，每個助推器上有4個噴管。根據其示意圖，其一級將全部採用液氧煤油發動機，二級和三級則均使用液氫液氧發動機。

《中國航天》雜誌在去年第5期專訪龍樂豪的文章中還談到，重型火箭還有一種芯二級都採用液氫液氧發動機外加四個大型固體助推器的二級半方案，目前仍在做關鍵技術的深化論證和攻關。

中國運載火箭研製任重道遠

這篇文章談及的上述型號均屬於“計劃發展型號”，是否已經立項尚不得而知。不過從文章談到“要加快推動重型運載火箭長征9號的立項和研製工作”來看，至少該火箭當時尚未立項。

一名不願透露姓名的中國專家對《環球時報》記者表示，中國運載火箭通過60年的發展，在運載能力和可靠性等性能上已經居於世界第一梯隊。但國產運載火箭的發展仍然任重道遠。相比國外的運載火箭體系，國產火箭型譜過多，略顯繁雜。長征7號系列和計劃中的長征8號、長征3號的換推進劑型號、新一代中型高軌道火箭在技術和能力上有著比較大的重疊，有的型號完全可以通過其他型號的少許改進來代替。相比之下，國外運載火箭通常通過一種大推力的芯級火箭為基礎，通過搭配各種級別的助推器，完成跨度非常大的發射任務。

另外，在上述新一代運載火箭中，除了長征9號以外，大多數是對現有火箭發動機的新的排列組合，從技術角度看沒有代的跨越。實際上，中國運載火箭的研製也在一定程度上存在“心髒病”問題。國產火箭發動機的問題體現在推力小和比衝相對較低，不僅低於美俄，也低於歐洲和日本。迄今為止，中國尚沒有一種採用分級燃燒循環的液氫液氧發動機投入使用。長征5號雖然實現了25噸的近地軌道運載能力，但僅一級就使用了10台發動機，一定程度上降低了可靠性。反觀美國重型“德爾塔-4”運載火箭，只使用3台發動機就實現了比長征5號更大的運載能力，而且起飛重量更低。美國的“獵鷹-9”運載火箭的一級發動機也達到了9台，但由於其能夠大範圍調節推力，在起飛階段即便壞掉一兩台發動機，其他發動機可以增加推力來確保發射的成功。該專家表示，中國應適度將重點向火箭發動機領域傾斜，通過發動機的技術突破，帶動運載火箭能力的提升。航天能力的強弱很大程度上取決於火箭，而火箭的關鍵則在發動機

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