當我們仰望夜空,看見的或許是一片星辰大海,但對每一位航天人來說,卻是一次次勇往直前的挑戰。浩瀚宇宙,亙古深邃,而人類若想踏足其中,登上月球或者更遠的星球,便需要借助火箭家族中的「大麗仕——重型運載火箭。它們能承載50噸以上的有效載荷駛入近地軌域,起飛重量通常突破2000噸。在這樣的強大推力加持下,只需兩次發射,便足以送人類往返月球,甚至更遠。
中型運載火箭與重型運載火箭
重型運載火箭不僅僅是增加火箭尺寸和推力那麽簡單,更是尖端科技的綜合體現。它肩負著載人登月、大型深空探測器發射等重大任務,是當前火箭技術中的皇冠明珠。事實上,歷史上只有美國和前蘇聯真正實作了重型火箭的成功發射。回顧人類近代航天史,可以發現一幅波瀾壯闊的重型火箭路線圖。
各國重型火箭發展現狀
可以看到,許多曾經威名遠揚的重型火箭,如美國的土星五號、蘇聯的能源號,如今都結束了歷史舞台。而美國的太空發射系統 (SLS) 和SpaceX的星艦相繼登場,也讓人類深空探索的夢想再度燃起。相較之下,印度、日本和歐洲航天局目前尚無近地軌域運力真正突破50噸級的火箭研制計劃,俄羅斯的葉尼塞號重型運載火箭也停止了研制。值得註意的是,中國在這一領域正持續發力,長征九號預期近地軌域運載能力將達到150噸,這無疑將重新整理世界對中國航天實力的認知,也為未來探月、探火和更深、更遠的太空探索奠定雄厚基礎。
中國的重型火箭長征十號
載人登月是航天事業的裏程碑,也是重型火箭最迫切的套用場景。面對載人登月的重大目標,中國專門研發了具有裏程碑意義的長征十號重型運載火箭,計劃在2027年前後完成首飛,以全新高度的技術實力和運載能力,為人類探索太空開辟更加廣闊的天地。
新一代載人運輸火箭
長征十號又叫新一代載人運載火箭。基本型全長約92.5公尺,芯級與長征五號同為5公尺直徑,然而高度比長征五號整整高出近三分之一。其起飛重量約2189噸,起飛推力則高達2678噸,具備不低於27噸的奔月軌域運載能力,近地軌域則可達70噸。其設計包括助推器、芯一級、芯二級、芯三級以及逃逸塔和整流罩。其中,芯一級與兩台助推器均為5公尺直徑,各安裝7台液氧/煤油發動機;芯二級也是5公尺直徑,安裝2台同型別發動機;第三級同樣為5公尺直徑,卻搭載了3台氫氧發動機。如此大口徑、多級組合的設計,既能滿足登月級別的高載荷要求,也能應對近地和其他軌域任務需求,真正做到「如積木般」靈活組合。
重型火箭的發展趨勢是透過重復使用降低成本,使得其發展具有永續性。在降低發射成本的道路上,火箭回收技術百花齊放。無論是垂直降落的精準自控、傘降加緩沖的著陸方式,還是半空捕捉等大膽設想,都在集思廣益,力求讓火箭在檢修、翻新後再度飛向太空。長征十號同樣秉承了部份可復用理念,為中國通往更廣闊星空打通一條「迴圈經濟」航道。
在中國未來的載人登月任務中,兩枚長征十號將攜手配合:第一枚先將「攬月著陸器」送入環月軌域等待;隨後第二枚運載3名航天員與「夢舟載人飛船」趕赴環月軌域,與著陸器進行交會對接。之後2名航天員將乘坐著陸器實施登月,1名則留守「夢舟載人飛船」在軌執行。待完成探測與采樣任務,登月的航天員將搭乘上升級與飛船再次對接,3人共同帶著月球樣本返回地球,圓滿完成這一壯舉。2024年,長征十號全面進入初樣研制階段,已完成一子級動力系統試車,、三子級YF-75E氫氧發動機高空模擬試車、整流罩分離試驗等大型實驗。5公尺的大直徑體制與模組化設計,與中國新一代運載火箭的總體思路一脈相承,讓多樣化的任務需求變得更加輕松、高效。
重型火箭不僅是科學技術的結晶,更是人類勇氣、智慧與合作精神的象征。長征十號的成功,將繼續引領中國航天突破地球的束縛,在浩瀚宇宙中書寫更多輝煌的篇章,開啟星際文明的璀璨未來。願中國的重型火箭事業不斷邁向新的高度,為全人類的宇宙夢想保駕護航。
作者:周炳紅,中國航天科普大使