“長征九號”火箭預(yù)計2028年首飛

下周二亮相珠海航展；總設(shè)計師首次詳解：將用于載人月球探測、火星取樣返回、大型空間設(shè)施建造等

長征九號高度超過90米，箭體直徑為10米級，芯一級配置4臺500噸級推力高壓補燃液氧煤油發(fā)動機，芯二級配置2臺220噸級推力高壓補燃氫氧發(fā)動機，芯三級配置4臺25噸推力膨脹循環(huán)氫氧發(fā)動機，每個助推器配置2臺液氧煤油發(fā)動機。長征九號重型運載火箭模擬圖。央視新聞截圖

長征九號模擬圖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，而長征九號近地軌道運載能力最高能達140噸，是長五5倍以上。中國重型運載火箭模擬圖，火箭上有CZ-9（長征九號）的字樣。央視新聞截圖

2018年初，美國獵鷹重型火箭首飛成功，將一輛紅色特斯拉跑車送入地火轉(zhuǎn)移軌道。這次發(fā)射雖然頗具娛樂性，但航天界普遍認為，這預(yù)示著一個新的重型火箭時代的到來。

“冷戰(zhàn)”期間，美蘇軍備競賽帶來了第一個重型火箭時代。美國用近地軌道118噸、月球軌道45噸運載能力的土星五號，將12名航天員送上月球。蘇聯(lián)也研制出了媲美土星五號、近地軌道運載能力100噸以上的能源號火箭。

但隨著“冷戰(zhàn)”結(jié)束，全球運載火箭暫別重型時代。如今，載人探月、載人探火、深空探測、大型空間設(shè)施建設(shè)需求的興起，激發(fā)著人類再次將目光投向重型火箭。

中國重型火箭經(jīng)歷幾年“猶抱琵琶半遮面”后，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(shù)。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。中國計劃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(xiàn)實？日前，在航天科技集團第十二屆珠海航展媒體通氣會上，來自航天科技集團一院的長征九號火箭總設(shè)計師張智表示，計劃在2028年至2030年首飛，目前研制進展順利。

即將于11月6日至11日舉辦的珠海航展上，長征九號將作為中國新一代運載火箭中的一員，向公眾推介。

技術(shù)思路不同于SpaceX獵鷹

張智不僅是長征九號總設(shè)計師，也是我國航天員“御用”火箭長征二號F的總設(shè)計師。

張智介紹，長征九號的研制，瞄準載人月球探測、火星取樣返回、大型空間設(shè)施建造等需求，近地軌道運載能力50~140噸，奔月轉(zhuǎn)移軌道運載能力15~50噸，奔火轉(zhuǎn)移軌道運載能力為12~44噸。

不同的運載能力，是火箭不同構(gòu)型帶來的。“長征九號是一個系列火箭，可以搭配4個、2個或0個助推器，形成三種構(gòu)型，以此具備階梯式的運載能力。”張智介紹。

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

這是長征九號與美國SpaceX公司的獵鷹重型火箭，以及該公司計劃將游客送往月球軌道的BFR火箭的不同之處。獵鷹重型火箭發(fā)射起飛時依靠27臺發(fā)動機同時點火提供推力，BFR則將發(fā)動機數(shù)量增加到31臺，都是多臺小推力發(fā)動機并聯(lián)的技術(shù)思路。然而發(fā)動機之間會產(chǎn)生耦合影響，這種技術(shù)路徑也被認為蘊藏著較大風險。

而長征九號則依靠為數(shù)不多的幾臺大推力發(fā)動機提供起飛動力。推力最大的構(gòu)型起飛時，芯一級與助推器發(fā)動機加起來也只有12臺，風險隨之降低。

明年年中裝配500噸級發(fā)動機

長征九號首飛，還要等待10年。根據(jù)國家國防科工局此前公開的信息，其首飛時間預(yù)計在2028年前后。

而首飛只是重型火箭項目的第一階段。張智介紹，重型運載火箭的發(fā)展將分三個階段。第一階段將在2028年至2030年完成，主要任務(wù)是完成系列構(gòu)型模塊的研制，實現(xiàn)火箭首飛，使我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。

其后進行的第二個階段，進一步完善重型火箭系列化構(gòu)型，并進行應(yīng)用飛行，同時利用可重復(fù)使用技術(shù)進一步降低火箭成本。

到了第三個階段，研制人員將研發(fā)更新的技術(shù)，例如新材料、新動力等，提高運載能力和技術(shù)水平。火箭也將提高對載人登火、空間太陽能電站等更大規(guī)模空間探測任務(wù)和基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的適應(yīng)性，支撐我國全面建成航天強國。

長征九號項目可以追溯到8年前，國家國防科工局于2010年正式啟動了重型火箭論證工作；2015年啟動關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)及方案深化論證階段（以下簡稱關(guān)深階段）研制工作，并取得系列初步成果；2016年，重型運載火箭關(guān)深階段正式立項。

關(guān)深階段立項后，總體方案深化論證和以“重型運載火箭總體技術(shù)”“大推力液氧煤油發(fā)動機技術(shù)”“大推力液氫液氧發(fā)動機技術(shù)”“大直徑箭體結(jié)構(gòu)設(shè)計、制造及試驗技術(shù)”為代表的12項重大關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)隨即開展。

“雖然難度很大，但目前研制比較順利。”張智介紹，重型火箭總體方案已經(jīng)通過了集團級專家評審，各分系統(tǒng)方案基本明確。關(guān)鍵性的500噸級液氧煤油發(fā)動機也進展順利，預(yù)計2019年6月將完成首臺發(fā)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制攻關(guān)，2019年將完成大直徑貯箱和集中力殼段的研制。

目標是月球、火星和星辰大海

重型運載火箭的運載能力，是實施月球探測和深空探測、開展大型空間基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和空間資源開發(fā)利用的重要基礎(chǔ)，可極大地提升我國開發(fā)利用空間和維護太空安全的能力。

“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(fā)展的舞臺就有多大。”張智說，重型火箭正是各國在未來太空賽跑中的基本能力。

從最近的星球月球來看，長征九號可用于載人登月、月球科研站的建設(shè)。瞄準載人登月，我國正在研發(fā)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(wù)完成火星的取樣并返回。張智說，這使我國有望成為首個完成火星采樣返回的國家，并為載人登火儲備技術(shù)和能力，使我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(fā)射探測器的能力。

長征九號還可以發(fā)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(gòu)綜合衛(wèi)星等航天器的發(fā)射。

張智說，初步統(tǒng)計表明，2030年前后，重型火箭發(fā)射需求約有4~5次，2030~2035年發(fā)射需求約10次；到2050年發(fā)射需求更多。“可見，發(fā)射需求已經(jīng)比較緊迫，長遠來看需求很旺盛。”

未來火箭將自主化、智能化

“美蘇幾十年前重型火箭搞得轟轟烈烈，后來不搞了。所以肯定有人問，現(xiàn)在我們搞重型火箭有什么意義呢？”10月31日，張智自己拋出了問題。

張智解釋，重型火箭需要的技術(shù)，不是將現(xiàn)在技術(shù)“攢”在一起就能解決的。它的研發(fā)，將帶動一國設(shè)計、制造、材料等領(lǐng)域整體提升。

年初以發(fā)射特斯拉完成首秀的獵鷹重型火箭，在張智眼里就是一款“攢”出來的火箭，是在現(xiàn)有技術(shù)基礎(chǔ)上制造的運載能力最大的火箭。“其實我們也能‘攢’出更大的火箭，近地軌道運載能力達到70噸沒太大問題，但現(xiàn)在沒有這個需求，獵鷹重型在首飛之后也沒任務(wù)了。”

相對于趕時間、秀能力，重型火箭更重要的意義在于，以項目為牽引，扎扎實實努力，可以使整個航天技術(shù)水平向前走一大步。就像幾十年前中國“兩彈一星”和美國“阿波羅計劃”那樣。

“舉個簡單的例子，現(xiàn)在火箭發(fā)射時很復(fù)雜，要連著臍帶塔供氣，就像設(shè)備帶著充電器才能運行一樣。未來會讓火箭自主化、智能化，這都是我們在新火箭研發(fā)中努力實現(xiàn)的。”張智說。

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，源于人類對更深遠宇宙的探索欲望。張智認為，各國開始發(fā)展重型火箭是必然趨勢，人類不能總在地球附近“溜達”。

“現(xiàn)在大家暢想太空移民，目光著眼于月球、火星。更長遠來看，人類若想離開太陽系，需要更強大的進入空間能力、化學動力之外的新動力等，這些早晚都是要考慮的。”張智說，“現(xiàn)在只是起步的一小段。”

起跑線附近正聚集著數(shù)個航天大國。他們利用各自新一代重型火箭，運送的不論是特斯拉、太空游客，還是一個真正的航天器，其實本質(zhì)上，都是一張通向深空之門的入場券。（記者 倪偉）