頭條揭密》中國版星艦2030首飛 陸長征9號超重型火箭定案

在中國天宮太空站完成3艙完整構型後,關注中國太空探測發展的人士開始把下一個焦點放在長征9號超重型運載火箭的研製上。從日前珠海中國航展上展出的模型顯示,其總體構型已基本確定會大量採用火箭回收與圓柱體結構等新設計概念。長征9號預計於2030年實現首飛,其運載能力將直追美國SpaceX星艦的超重型火箭,足以將整個天宮太空站送進太空。

今年第14屆珠海航展上展示了許多航空航天裝備的實物與模型,其中最受關注的是一座有如擎天巨柱般的火箭長征9號模型,放在它身旁的目前中國最大火箭長征5號相比之下,兩者體型相差數倍,可以想見如果看到長征9號的實體將會有極強烈震撼的感受。

曾經擔任長征9號總設計師的中國工程院龍樂豪院士指出,長征5號直徑5米、高50多米,而長征9號直徑10.6米、高度114米,幾乎是長征5號4倍體積。其近地軌運載能力為150噸,足可把整個天宮太空站送入太空。長征9號運載能力將超過美國土星5號,也超過了美國太空發射系統(SLS)重型火箭,將會把中國火箭運載能力推上世界最前列。

目前長征9號總體構型方案已基本確定,1級火箭是24台推力240噸的液氧煤油發動機,2級火箭則是4台120噸的氫氧發動機,3級為1台120噸氫氧發動機。這3級發動機均已經進行熱火試驗,預計8-10年內進行首飛。

從這次展出的長征9號模型看來,已定案的構型其箭體與美國SpaceX的星艦(Star Ship)相似,除了運力強大之外,還能重複使用。從進度上看,長征9號進度比星艦慢得多,除了立項的時間較晚之外,多次變更構型方案,也影響了計劃進度。

長征9號在2016年9月就已經立項,目前1、2、3級發動機都已接近完成階段,火箭殼體、整流罩以及級間環等也都下線。不過航天科技集團高層官員透露,首飛之前的試驗火箭或許與珠海航展上的柱型單體無助推構型不同,可能採用4具助推火箭結構。因為4具助推火箭結構是長征5號的構型,也是長征9號最初的構型,它的多數部件已研製完成,初期的測試如果採用這種結構,就可能會在2026年進行首飛。

大陸專家們在長征9號構型討論中曾有過幾種不同的方案,這2年變化尤其多,可能是受到SpaceX星艦測試結果的影響。去年龍樂豪提出單體柱型結構,之後在體型、燃料與發動機型號都有新的方案,最近他在接受央視專訪時又提及首飛時間8-10年內,若從珠海展出模型觀察,應該是已經放棄原來的4助推火箭構型,確定了單體柱型結構,如此一來在外型上就會與 SpaceX星艦更像。

分析人士認為,不斷更改長征9號構型受到外國太空工程發展的影響很大,近幾年火箭構型的變化趨勢主要朝向可回收重複使用的方向發展,最主要目的是節省經費。珠海展出長征號9號模型在柱體中間周圍有4格狀柵舵,即是為了回收1級火箭所做的設計。按已公布資料,將使用繩索攔截阻降技術來回收有20多台發動機組成的1級火箭。眾所周知,回收火箭是馬斯克的SpaceX可以用最低廉的價格進行發射任務的關鍵,這項技術讓它成為全球最有競爭力的私營太空企業。

不只是火箭回收的概念,長征9號箭體結構也從最初的2、3級發動機粗細不同變更為相同直徑的直筒外型,外型上更像星艦,因此有些人直呼這根本是「中國版星艦」。若按網路上龍樂豪院士簡報檔提供的參數,新版長征9號直徑是10.6米、高度是114米,從體積上看是比馬斯克的星艦直徑9米、高度119米更粗。長征9號發射總重量為4122噸,近地軌道運載能力在100~160噸之間,遠地軌或星際轉移軌道的運載能力在35~53噸之間,現在既然已公開展示模型,很有可能已是成熟且確定的方案。

長征9號將是中國設計和製造的最大型的火箭,不少人認為它可能會是像美國土星5號一樣成為中國首具載人登月火箭。但另有消息稱,中國主力登月火箭是正在研製的新一代CZ-5DY載人火箭,至於長征9號,由於其運載量大,將以月球基地運輸與近地軌道大型航天器發射任務為主,或者延續至未來的火星探測任務。無論如何,長征9號將是中國在未來十幾年內與美國爭奪太空探測領導權的重要工具,對中國太空事業具有時代性的意義。