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載人探月、火星取樣…中國「長征九號」火箭 預計2028年首飛

長征九號模擬圖。(取材自新京報) 長征九號模擬圖。(取材自新京報)
長征九號總設計師張智。(取材自央視網) 長征九號總設計師張智。(取材自央視網)

中國新一代運載火箭長征九號是本屆珠海航展一大亮點,長征九號火箭總設計師張智表示,計畫在2028年至2030年首飛,目前研製進展順利。

★長九運力達140噸 長五5倍

中國重型火箭經歷幾年「猶抱琵琶半遮面」後,最近一年多來被確認命名為「長征九號」,因為「九」是最大的個位數。中國目前運載能力最大的長征五號火箭,近地軌道運載能力為25噸,而長征九號最高能達到140噸,是長五的5倍以上。中國計畫2022年建成的「天宮」空間站,總重量約90噸,長征九號一次就可以將1.5個空間站的重量整體送入軌道。

「科幻級」的中國未來火箭之王,何時能走入現實?日前在航天科技集團第12屆珠海航展媒體會上,來自航天科技集團一院的長征九號火箭總設計師張智表示,計畫在2028年至2030年首飛,目前研製進展順利。

張智不僅是長征九號總設計師,也是中國航天員「御用」火箭長征二號F的總設計師。

張智表示,長征九號的研製,近地軌道運載能力50至140噸,奔月轉移軌道運載能力15至50噸,奔火轉移軌道運載能力為12至44噸。

不同的運載能力,是火箭不同構型帶來的。張智說:「長征九號是一個系列火箭,可以搭配四個、兩個或零個助推器,形成三種構型,以此具備階梯式的運載能力。」

長征九號高度超過90米,箭體直徑為10米級,芯一級配置4台500噸級推力高壓補燃液氧煤油發動機,芯二級配置2台220噸級推力高壓補燃氫氧發動機,芯三級配置4台25噸推力膨脹循環氫氧發動機,每個助推器配置2台液氧煤油發動機。

這是長征九號與美國SpaceX公司的獵鷹重型火箭,以及該公司計畫將遊客送往月球軌道的BFR火箭的不同之處。獵鷹重型火箭發射起飛時依靠27台發動機同時點火提供推力,BFR則將發動機數量增加到31台,都是多台小推力發動機並聯的技術思路。然而發動機之間會產生耦合影響,這種技術路徑也被認為蘊藏著較大風險。

而長征九號則依靠為數不多的幾台大推力發動機提供起飛動力。推力最大的構型起飛時,芯一級與助推器發動機加起來也只有12台,風險隨之降低。

★首台發動機 明年裝配完成

長征九號首飛,還要等待十年。根據國家國防科工局此前公開的信息,其首飛時間預計在2028年前後。

而首飛只是重型火箭項目的第一階段。張智表示,重型運載火箭的發展將分三個階段。第一階段將在2028年至2030年完成,主要任務是完成系列構型模塊的研製,實現火箭首飛,使中國進入空間能力達到國際先進水平,滿足火星取樣返回、載人月球探測等重大工程的需求。

其後進行的第二個階段,進一步完善重型火箭系列化構型,並進行應用飛行,同時利用可重複使用技術進一步降低火箭成本。

到了第三個階段,研製人員將研發更新的技術,例如新材料、新動力等,提高運載能力和技術水平。火箭也將提高對載人登火、空間太陽能電站等更大規模空間探測任務和基礎設施建設的適應性,支撐中國全面建成航天強國。

長征九號項目可以追溯到八年前,國家國防科工局於2010年正式啟動了重型火箭論證工作;2015年啟動關鍵技術攻關及方案深化論證階段(簡稱關深階段)研製工作,並取得系列初步成果;2016年,重型運載火箭關深階段正式立項。

「雖然難度很大,但目前研製比較順利。」張智表示,重型火箭總體方案已經通過了集團級專家評審,各分系統方案基本明確。關鍵性的500噸級液氧煤油發動機也進展順利,預計2019年6月將完成首台發動機整機裝配,具備短程試車條件。大直徑貯箱基本完成零部組件的研製攻關,2019年將完成大直徑貯箱和集中力殼段的研製。

★目標載人登月 上火星取樣

張智表示,長征九號的研製,瞄準載人月球探測、火星取樣返回、大型空間設施建造等需求。

從最近的星球月球來看,長征九號可用於載人登月、月球科研站的建設。瞄準載人登月,中國正在研發另一型尚未命名的新一代載人運載火箭,而長征九號無疑有著更為強大的向月球軌道的投送能力。

再看向火星,長征九號足以通過一次任務完成火星的取樣並返回。張智說,這使中國有望成為首個完成火星採樣返回的國家,並為載人登火儲備技術和能力,使中國深空探測能力達到世界航天強國水平。同時,在太陽系其他星球探測中,也將依靠重型火箭提供發射探測器的能力。

長征九號還可以發射其他大型航天器,承擔超大型飛行器、空間太陽能電站、超大型可重構綜合衛星等航天器的發射。

張智說,初步統計表明,2030年前後,重型火箭發射需求約有四至五次,2030至2035年發射需求約10次;到2050年發射需求更多。「可見,發射需求已經比較緊迫,長遠來看需求很旺盛。」

第一個重型火箭時代,由軍備競賽催生,而第二個重型火箭時代,源於人類對更深遠宇宙的探索慾望。張智認為,各國開始發展重型火箭是必然趨勢,人類不能總在地球附近「溜達」。

「誰得到了太空,誰就得到了未來。進入空間能力有多大,航天發展的舞台就有多大。」張智說,重型火箭正是各國在未來太空賽跑中的基本能力。(中國新聞組整理)

中國首枚重型運載火箭「長征五號」。(新華社資料照片) 中國首枚重型運載火箭「長征五號」。(新華社資料照片)
發射前,火箭在發射場進行吊裝。(中新社資料照片) 發射前,火箭在發射場進行吊裝。(中新社資料照片)
中國重型運載火箭模擬圖,火箭上有CZ-9(長征九號)的字樣。(取材自央視網) 中國重型運載火箭模擬圖,火箭上有CZ-9(長征九號)的字樣。(取材自央視網)

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