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载人登上火星不是梦 长征-9重型运载火箭首次亮相珠海航展

2018-11-16 15:16:39
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2018年11月6日至11日,第十二届珠海航展在珠海隆重举行,吸引了国内外众多参展商参加。中国航天科技集团所属中国运载火箭技术研究院携带新一代运载火箭家族,集体亮相,全方位、立体化、多角度展示了我国近些年在航天领域的巨大成就。其中,长征-9号重型运载火箭为首次公开亮相,代表着我国在航空航天领域的最新技术水平和发展成就。

图注:亮相2018珠海航展的长征-9号重型运载火箭模型


整体性能

长征-9号重型运载火箭,是我国目前正在论证研发的新一代重型火箭,未来将主要用于我国的深空探测、载人登月、空间基础设施建设等任务。

长征-9号重型运载火箭全长约100米,芯级最大直径为10米级,在最新的方案中,长征-9号火箭采用了多种先进的技术,达到了世界先进国家水平行列。

长征-9号重型运载火箭采用“通用化、系列化、组合化”发展策略,三个构型的对应结构状态相同,可模块化组合搭配4个、2个或0个助推器,形成三种构型,以此具备阶梯式的运载能力。长征-9号芯一级采用4台480吨级液氧煤油发动机(无助推构型为5台发动机),芯二级使用2台220吨级液氧液氢发动机,芯三级采用2台50吨级液氧液氢发动机高空改进型。其最大起飞推力约为5873吨,起飞质量约为4137吨,近地轨道运载能力50~140吨,奔月转移轨道运载能力15~50吨,奔火转移轨道运载能力为12~44吨。该方案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。

图注:长征-9号重型运载火箭模拟图,全长100多米,芯级最大直径为10米级,采用了多种先进的技术,达到了世界先进国家水平行列

图注:长征-9号重型运载火箭模拟图,全长100多米,芯级最大直径为10米级,采用了多种先进的技术,达到了世界先进国家水平行列

发射起飞方式,是长征-9号与美国SpaceX公司的“重型猎鹰”火箭最大的不同之处。“重型猎鹰”火箭发射起飞时依靠27台发动机同时点火提供推力,BFR则将发动机数量增加到31台,都是多台小推力发动机并联的技术思路。然而发动机之间会产生耦合影响,这种技术路径也被认为蕴藏着较大风险。

而长征-9号则依靠为数不多的几台大推力发动机提供起飞动力,推力最大的构型起飞时,芯一级与助推器发动机加起来也只有12台,结构简单,性能可靠,风险随之降低。

除了发动机外,长征-9号在其他方面技术上也有很大的提高。为了降低结构质量,长征-9号火箭的推进剂储箱将使用轻质高强度的铝锂合金,级间段和整流罩使用复合材料;火箭电气和控制系统将使用故障诊断系统,还以此为基础进一步实现火箭故障诊断和重构。火箭制导系统将使用捷联惯导加卫星导航加星光导航的先进复合制导方案,软件方面使用摄动加迭代的制导律,此外火箭还将具备基于天基天链系统的遥测控制能力。


图注:美国“重型猎鹰”火箭,长征-9号重型运载火箭与“重型猎鹰”火箭最大不同在于发射起飞方式,相比之下,长征-9号的发射起飞方式结构简单,性能可靠,风险性较低

图注:美国“重型猎鹰”火箭,长征-9号重型运载火箭与“重型猎鹰”火箭最大不同在于发射起飞方式,相比之下,长征-9号的发射起飞方式结构简单,性能可靠,风险性较低

研发计划

长征-9号重型运载火箭现处于论证和关键技术攻关阶段,距离首飞,还有约10年的时间。而首飞,只是我国重型运载火箭项目的第一阶段。据长征-9号总设计师张智介绍,重型运载火箭的发展将分三个阶段。

第一阶段将在2028年至2030年完成,主要任务是完成系列构型模块的研制,实现火箭首飞,使我国进入空间能力达到国际先进水平,满足火星取样返回、载人月球探测等重大工程的需求。

第二个阶段,进一步完善重型火箭系列化构型,并进行应用飞行,同时利用可重复使用技术进一步降低火箭成本。

到了第三个阶段,研制人员将研发更新的技术,例如新材料、新动力等,提高运载能力和技术水平。火箭也将提高对载人登火、空间太阳能电站等更大规模空间探测任务和基础设施建设的适应性,支撑我国全面建成航天强国。

结语

“谁得到了太空,谁就得到了未来。进入空间能力有多大,航天发展的舞台就有多大。”长征-9号重型运载火箭未来将可用于载人登月、登火,发射其他大型航天器,承担超大型飞行器、空间太阳能电站、超大型可重构综合卫星等航天器的发射和建设等。

长征-9号重型运载火箭,对于增强未来我国的太空探测能力,建设航天强国,意义重大。而未来,长征-9号火箭还将朝自主化、智能化、多任务化、重复使用化方向发展,进一步提升我国的航天探测能力。

责任编辑:李德全 CM034
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