中国要发展超重型运载火箭？仍存“心脏病”难题

　　近日，中国发展运载能力达到140吨的重型运载火箭的消息在互联网上热传，引起航天爱好者的广泛关注。根据《环球时报》记者调查，最新议论源于《深空探测学报》之前刊发的一篇名为“我国航天运输系统成就与展望”的论文，由于该论文的撰写者包括此前不断呼吁要加快重型火箭研究的龙乐豪院士，所以广受瞩目。该文对中国未来的运载火箭进行了展望，透露不少关键信息。有专家认为，航天能力的强弱关键在运载火箭，而运载火箭的关键则在火箭发动机。

　　披露中国未来运载火箭族谱

　　该文对中国运载火箭进行了回顾和展望，将不断发展的长征1号到长征11号运载火箭的长征系列运载火箭分为4代，其中长征5号、长征6号、长征7号和长征11号为第四代运载火箭。

　　当然，文章最吸引人的地方在于披露了计划发展新型运载火箭。首先披露的新一代中型中低轨火箭，也就是长征8号运载火箭，它是一种两级火箭，一级芯级状态与长征7号基本一致，采用两台YF-100发动机，但捆绑的是2个2米的120吨级固体助推器，二子级采用两台YF-75液氢液氧发动机(也就是长征3乙运载火箭的三级)，近地轨道运载能力为7.6吨。另外还会研制新一代中型高轨道火箭，并同时推进长征-3D和长征-3E火箭的更新换代，也就是对其助推器和一二级发动机进行“换发”。

　　文章首次披露了一种空射运载火箭，计划利用运-20运输机为载机，采用内装式箭机组合方案，发射周期为12小时，太阳同步轨道的运载能力不低于200公斤。此外，文章还披露中国正在探索可重复使用航天运载系统。

　　重型运载火箭成为关注焦点

　　当然，文章中最大的看点还是长征9号重型运载火箭。实际上，去年年底发布《2016中国的航天》白皮书时，国家航天局副局长吴艳华已经明确，现在正在启动下一代重型运载火箭长征9号的研制攻关，初步计划在2030年左右首飞。

　　这篇论文较为详细地介绍了未来长征9号的参数。文章称，长征9号火箭为三级半结构，芯级最大直径10米级，近地轨道运载能力140吨，地球同步转移轨道运载能力66吨。近地轨道运载能力已超出美国登月使用的“土星5号”运载火箭和苏联“能源”号运载火箭。该重型火箭是完成深空探测、载人登月和登火、空间基础设施建设的重要支撑。该火箭的三个构型对应结构状态相同，可模块化组合，既可捆绑液体助推器，也可捆绑固体助推器。

　　从该论文的配图上看，构型为长征-934的火箭(其中3代表3级，4代表4个助推器)总共24个喷管，其中芯级喷管8个，每个助推器上有4个喷管。根据其示意图，其一级将全部采用液氧煤油发动机，二级和三级则均使用液氢液氧发动机。

　　《中国航天》杂志在去年第5期专访龙乐豪的文章中还谈到，重型火箭还有一种芯二级都采用液氢液氧发动机外加四个大型固体助推器的二级半方案，目前仍在做关键技术的深化论证和攻关。

　　中国运载火箭研制任重道远

　　这篇文章谈及的上述型号均属于“计划发展型号”，是否已经立项尚不得而知。不过从文章谈到“要加快推动重型运载火箭长征9号的立项和研制工作”来看，至少该火箭当时尚未立项。

　　一名不愿透露姓名的中国专家对《环球时报》记者表示，中国运载火箭通过60年的发展，在运载能力和可靠性等性能上已经居于世界第一梯队。但国产运载火箭的发展仍然任重道远。相比国外的运载火箭体系，国产火箭型谱过多，略显繁杂。长征7号系列和计划中的长征8号、长征3号的换推进剂型号、新一代中型高轨道火箭在技术和能力上有着比较大的重叠，有的型号完全可以通过其他型号的少许改进来代替。相比之下，国外运载火箭通常通过一种大推力的芯级火箭为基础，通过搭配各种级别的助推器，完成跨度非常大的发射任务。

　　另外，在上述新一代运载火箭中，除了长征9号以外，大多数是对现有火箭发动机的新的排列组合，从技术角度看没有代的跨越。实际上，中国运载火箭的研制也在一定程度上存在“心脏病”问题。国产火箭发动机的问题体现在推力小和比冲相对较低，不仅低于美俄，也低于欧洲和日本。迄今为止，中国尚没有一种采用分级燃烧循环的液氢液氧发动机投入使用。长征5号虽然实现了25吨的近地轨道运载能力，但仅一级就使用了10台发动机，一定程度上降低了可靠性。反观美国重型“德尔塔-4”运载火箭，只使用3台发动机就实现了比长征5号更大的运载能力，而且起飞重量更低。美国的“猎鹰-9”运载火箭的一级发动机也达到了9台，但由于其能够大范围调节推力，在起飞阶段即便坏掉一两台发动机，其他发动机可以增加推力来确保发射的成功。该专家表示，中国应适度将重点向火箭发动机领域倾斜，通过发动机的技术突破，带动运载火箭能力的提升。航天能力的强弱很大程度上取决于火箭，而火箭的关键则在发动机。