重型火箭

發射衛星及載人飛船

重型火箭是指具備了發射低、中、高不同地球軌道不同類型衛星及載人飛船的能力,起飛推力達3500噸,低地軌道運載能力達到:100噸;地球同步軌道運載能力達到:18噸;飛向月球的軌道運載能力達到:32噸;飛向火星及金星的軌道運載能力達到:28噸。重型火箭是邁向超重型運載火箭的第一步。

功能配置


2014年12月7日,長征四號乙運載火箭太原衛星發射中心將中巴地球資源衛星04星送入太空。至此,長征系列運載火箭實現第200次發射。中國航天科技集團董事長雷凡培接受新華社記者採訪時說,中國將在未來7年內完成運載火箭的第300次發射。
此外,長征五號、七號火箭也將儘快實現首飛,重型運載火箭有望在2030年左右實現首飛,可滿足載人登月需求。
對於火箭而言,運載能力、快速進入空間能力、安全性能又至關重要。隨著航天技術的不斷發展和進步,未來長征系列運載火箭面臨著更新換代。中國已經規劃了長征系列運載火箭未來的發展型譜,採用新型的無毒無污染液氧煤油和液氫液氧推進劑,構建了新一代大、中、小型運載火箭的發展序列。

產品特色


雷凡培向透露,中國新一代運載火箭長征五號關鍵技術已經突破,正在進行後期的驗證工作,預計2年之內在海南發射場實現首飛。長征五號近地軌道運載能力25噸,地球同步轉移軌道運載能力14噸,與國際上主流運載火箭的運載能力相當,是現役的長征系列運載火箭最大運載能力的兩倍左右,今後主要用於發射大噸位的近地軌道航天器,如空間站、大型低軌遙感衛星等。
此外,長征七號是中型無毒無污染的運載火箭,可以把13.5噸的有效載荷送入近地點200公里、遠地點400公里、傾角42°的地球近地軌道,將承擔載人航天貨運飛船等發射任務,目前正處在研製階段的末期,預計明年將進行首次飛行試驗。
作為支撐載人登月任務的重型運載火箭研製工作備受關注。目前,美國、俄羅斯重啟研製重型火箭。中國也在開展技術攻關。“我們計劃通過四五年的時間,突破重型火箭總體設計和關鍵技術攻關,此後完成重型運載火箭研製,2030年左右實現首次飛行。”雷凡培告訴記者,按照計劃,中國將在2016年發射天宮二號空間實驗室,並在隨後發射神舟十一號載人飛船天舟一號貨運飛船與之對接,以突破和掌握航天員中期駐留、再生式生命保障以及貨運飛船補加等空間站關鍵技術,開展一定規模的空間應用。2018年前後將發射試驗性核心艙。

發展歷史


從1970年4月24日長征一號火箭成功將東方紅一號衛星發射到近地軌道至今,長征系列運載火箭已完成200次發射。其中,完成第一個100次發射歷時37年,成功率為93%。而完成第二個100次發射僅歷時7年,成功率98%,高於美國和俄羅斯。

戰略價值


展望航天發展,龍樂豪說,發展重型火箭已經成為各國共識。據了解,目前世界上只有美國和前蘇聯研製了重型運載火箭,美國阿波羅載人登月計劃使用的就是重型運載火箭“土星5號”。
龍樂豪透露,中國的重型火箭還沒有獲得國家的正式立項,前期的關鍵技術攻關和探索正在進行。如果未來重型火箭研製成功,就可以承擔載人登月項目。
那麼,如果不使用重型火箭,還有沒有載人登月的辦法?龍樂豪介紹,也可以利用以長征五號的拓展型火箭,通過三次發射、兩次環月軌道交會對接完成載人登月,這樣有望在10年內實現2-3人登月。
他解釋說,第一次發射,將登月艙下降級發射到環月軌道,並繞換環月軌道運行。第二次發射,將登月艙上升級與節點艙發射到環月軌道,並在環月軌道與登月艙下降級進行對接。第三次發射,將載有航天員的返回艙發射到環月軌道,並在環月軌道與登月艙和節點艙完成對接,航天員到達登月艙並登陸月球。在登月任務完成後,航天員可乘坐登月艙回到環月軌道與節點艙和返回艙對接,最後乘坐返回艙回到地球。

重型獵鷹火箭


重型火箭
重型火箭
SpaceX公司的工程師們正在研究如何規劃未來航天發展路線,前不久SpaceX公司測試了可自主返回的火箭,並正在設計更強大的火箭,即重型獵鷹火箭。雖然重型獵鷹火箭目前還不存在,但該火箭的基本組件已經在使用了,這是因為重型獵鷹火箭使用了獵鷹火箭的第一級發動機,前者擁有三個主芯級捆綁。從圖中可以看出重型獵鷹火箭更加龐大,能夠提供更強的推力,將更重的載荷送入軌道,更重要的是重型獵鷹火箭也會使用可重複使用火箭發動機,因此其發射單價也將足夠實惠。
目前獵鷹火箭已經更加成熟,在前幾次的發射任務中將龍式飛船徠送入軌道,並參與了國際空間站的補給任務。如果使用更強大的重型獵鷹火箭,那麼就可以在一次發射任務中將更大的物件送入軌道,根據SpaceX公司的估計,重型獵鷹火箭能夠將53噸的貨物送入軌道,相當於一架波音737客機。近幾年,SpaceX公司一直致力於研究可重複使用火箭,其使用梅林-1D發動機,獵鷹火箭上使用9台梅林-1D發動機作為第一級,而重型獵鷹火箭上使用了27台梅林-1D發動機,推力接近400萬磅,相當於18架波音747的動力。
梅林-1D發動機是獵鷹火箭能夠可重複使用的關鍵,SpaceX公司還設計了一種可自主航行的駁船,火箭能夠在駁船上降落,實現可重複使用。該公司已經成功在陸地和海上上測試了可重複使用的火箭。前期多次海上測試過程中都出現了問題,火箭沒有安全降落在駁船平台上,並造成平台的損壞,但近期一次海上回收成功。SpaceX公司仍然認為可重複使用火箭技術不夠成熟,但這個模式是不會改變的,之後還會進行多次自主降落測試,降落地點位於海上移動平台上。

社會評價


“運載火箭的能力有多大,中國航天的舞台就有多大。運載能力的大小,決定著空間應用水平的高低。”中國航天科技集團運載火箭技術研究院宇航部部長李同玉說,火箭的運載能力和安全性直接決定著衛星、飛行器等產品的使用效能,也直接彰顯一個國家的航天實力。
雷凡培說,得益於中國政府重視航天發展,特別是一系列重大工程的牽引,火箭研製生產能力得到很大提升,測試程序進行改革,也縮短了發射準備時間。“特別是我們完善管理體系,把對可靠性和安全性的追求放在第一位,確保了如此高的成功率。”
國際宇航科學院授予的航天領域最高獎項馮·卡門獎獲得者,原中國航天工業總公司總經理劉紀原說,中國長征運載火箭經歷了由常溫推進劑到低溫推進劑、由末級一次啟動到多次啟動、從串聯到並聯、從一箭單星到一箭多星、從載物到載人的技術跨越,具備了發射低、中、高不同地球軌道不同類型衛星及載人飛船的能力,近地軌道運載能力達到8.6噸、中地同步軌道運載能力達到6.2噸、地球同步轉移軌道運載能力達到5.5噸,入軌精度處於國際先進水平,能夠滿足不同用戶的多種需求。現有長征火箭還具備向月球及太陽系深空發射航天器的能力。