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探索太空的能力基本取决火箭推力,世界上正研制的火箭有哪些?

火箭是人类进行太空探索必不可少的运载工具,没有它,一切都是空谈。运载火箭按运载能力可以分为:小型、中型、大型、重型四个类别。一般来讲,按照近地轨道运载能力LEO来划分。LEO能力在2吨及其以下的火箭是小型运载火箭。在2-20吨以内的为中型运载火箭,20-50吨的为大型运载火箭,LEO近地运载能力达到50吨及其以上的为重型运载火箭。美国与俄罗斯都曾有过重型运载火箭,目前我国最大运载能力的火箭是长征五号,属于大型运载火箭,那我们距离拥有重型运载火箭还有多远的距离。

我国在卫星发射领域使用的运载火箭种类很多,能够满足发射需求,选择也具有灵活性,但是,对于深空探测,以及载人登月甚至以后的载人登火,这些任务所需的重型运载火箭则还是空白。为了填补这样的空白,“长征九号”应运而生。与长征家族内的其它运载火箭相比,长征九号是一位“巨人”,它是我国现阶段正在研制的最大的运载火箭,运力与土星五号相当,甚至有过之。

2016年,长征九号运载火箭关键技术攻关及方案深化论证阶段正式立项,有望于2030年前后实现首飞。长征九号经历了多次改版,2021年6月24日,我国火箭专家龙乐豪院士在参加一次活动时公布了现阶段的长征九号具体数据,目前人们习惯称之为“2021版本”,2021版的长征九号比上一个版本还要大,运力也更强,LEO能力从原先的140吨提升到了150吨。火箭长度高达108米,新版的长征九号在构型上也一改往日风格,原先的4个助推器也被拿掉了,也就是说长征九号不使用助推器,上一版本的芯一级火箭是4个助推器与12台YF-130液氧煤油发动机组成,现版本的芯一级火箭则只有16台YF135液氧煤油发动机,虽然减轻了重量,但是推力并没有降低。YF135液氧煤油发动机将是我国单喷管推力最大的发动机,高于美国SpaceX公司正在研制的液氧甲烷猛禽发动机。

人类探索太空的能力,基本上来说取决于火箭的推力,这句话是基本没有什么问题的,一个大推力的火箭能够送更重的载荷进入太空,也就有了更多的探索空间。所以,不仅是中国,美国与俄罗斯同样看重重型运载火箭的研制,比如NASA正在研发的SLS(Space Launch System)运载火箭,美国由于航天飞机退出历史舞台,急需重型运载火箭的问世来点燃希望火焰,SLS就是在这个背景之下诞生的。

SLS有两个版本,载人版本近地轨道运载能力70吨,货运版本近地轨道运载能力达到130吨。它的主发动机由4台RS-25组成,RS-25被誉为世界上最安全的以氢氧为燃料的发动机,近100%的发射成功率,但是 ,面对极高的安全性,带来的也是极高的造价,一台RS-25发动机造价四千万美元,在现如今逐步降低发射成本的大环境之下,这成本显然非常高昂。

土星五号

2020年2月28日,美国宇航局副局长史蒂夫・尤尔齐克表示,SLS的首次发射任务将在2021年中下旬进行,眼看着时间已经逼近,能不能如期进行,现在还没有更新确切的发射日期,我想多半仍需延期。

再来看俄罗斯,俄罗斯也有重型运载火箭的研制计划,俄航天集团正在设计叶尼塞号重型运载火箭以及加强版“顿河”号运载火箭,前者LEO运载能力至少100吨,后者则可以达到140吨,跻身世界顶级水平。然而,我们知道研制重型运载火箭需要经费支持,并且这个数额不会少,这无疑会增加俄罗斯的财政压力。俄罗斯现在每年的航天预算有25亿美元,这预算似乎有点捉襟见肘了。

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2021年5月24日,据俄罗斯卫星网消息称,俄罗斯国家航天集团执行总监亚历山大・布洛申科表示,打算用中国的重型运载火箭发射本国登月载人飞船,这又是在释放什么信息呢?是不是本国的叶尼塞重型运载火箭项目延迟了呢?按照我国长征九号的任务计划,有望2028年实现长征九号的首飞任务,而俄罗斯则希望在2030年前后执行载人登月任务,看来多半是自家的叶尼塞号运载火箭的研制出了问题。

在没有能够替代化学燃料火箭的科技出来,从地表到太空,重型运载火箭决定着未来的太空探索。