周舟 林小春

“獵鷹重型”并非一枝獨秀，運載火箭界還有哪些“大塊頭”？

為什么重型運載火箭深得航天強國的青睞？它到底能用來做什么？

怎樣才算得上“重型火箭”？根據(jù)美國航天局網(wǎng)站的定義，一般來講重型運載火箭的有效載荷較大。如有史以來最強大的“土星5號”火箭可將超過100噸載荷送入近地軌道，但在1973年最后一次發(fā)射后，它已經(jīng)退役。

常見的現(xiàn)役重型運載火箭

“德爾塔4”型火箭——21世紀初美國低成本火箭研究計劃的產(chǎn)物，具有11噸到25噸近地軌道運力的中型大推力火箭。第一級采用液氫和液氧作為燃料。這種火箭在21世紀初推出后，因成本低廉、性能可靠而一炮走紅。

“宇宙神5”型火箭——由美國聯(lián)合發(fā)射聯(lián)盟公司生產(chǎn)，近地軌道運力約19噸，地球同步轉(zhuǎn)移軌道運力約9噸。由于所用發(fā)動機為俄羅斯生產(chǎn)，美國國會立法禁止美國相關(guān)機構(gòu)今后使用“宇宙神5”型火箭，這也是該公司研發(fā)“火神”火箭的原因。

“阿麗亞娜5”型火箭——歐洲生產(chǎn)的大推力運載火箭，1996年首次試驗發(fā)射，1999年投入商業(yè)發(fā)射。火箭可將20噸載荷送至近地軌道，將10噸載荷送至地球同步轉(zhuǎn)移軌道。

“安加拉5”型火箭——俄羅斯的大型運載火箭，2014年首次發(fā)射成功?；鸺剀壍肋\力近25噸，地球同步轉(zhuǎn)移軌道運力可達7噸以上。

研發(fā)中的重型運載火箭

“新格林”火箭——亞馬遜公司創(chuàng)始人杰夫·貝索斯創(chuàng)建的藍色起源公司計劃推出的大推力運載火箭，將使用7個以天然氣和液氧為燃料的發(fā)動機驅(qū)動，其三級版本高95米，第三級裝備使用液氫與液氧的發(fā)動機，可將載荷發(fā)射至近地軌道以外。

“火神”火箭——美國聯(lián)合發(fā)射聯(lián)盟公司推出的新一代火箭，計劃于2019年取代公司現(xiàn)有的“宇宙神5”型火箭，并有望最終取代“德爾塔4”型火箭。這種火箭第一級可以空中回收。據(jù)介紹，它的第一級發(fā)動機會在高空與火箭燃料箱等分離，然后打開降落傘降速，下降到一定高度再派直升機將其抓住。

“太空發(fā)射系統(tǒng)”火箭——美國航天局深空探索計劃的一部分。這種火箭由航天飛機演變而來，預(yù)計燃料為液氫和液氧。據(jù)美國航天局網(wǎng)站說，“太空發(fā)射系統(tǒng)”的最高載荷可達130噸。

新“能源”火箭——俄羅斯國家航天事務(wù)集團表示將以曾經(jīng)可與“土星5號”媲美的蘇聯(lián)“能源”火箭技術(shù)為基礎(chǔ)，改進“格魯什科”科學生產(chǎn)公司制造的RD-171型火箭發(fā)動機，在未來5至7年研制出近地軌道運載能力達160噸的超重型運載火箭，用于探索月球及其他天體的任務(wù)。

發(fā)展重型火箭成為各國共識

近幾年，中、美、俄又不約而同地將目光投向了重型火箭?！白鳛槭澜缟蟽H有的兩個航天強國，當前美國NASA正在研制新一代重型運載火箭‘空間發(fā)射系統(tǒng)，近地軌道運載能力130噸;俄羅斯也提出了未來研制重型火箭的計劃?！被鸺哼\載火箭專家秦旭東介紹。

與此同時，中國重型運載火箭也正在開展前期技術(shù)攻關(guān)，處于“關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)及方案深化論證”階段，其規(guī)劃近地軌道運載能力大于百噸。根據(jù)規(guī)劃，我國重型運載火箭計劃于2030年前后首飛。

載人登月離不開重型火箭

火箭是人類進入太空的最主要方式。航天界有句行話：“運載火箭的能力有多大，航天的舞臺就有多大?！被鸺盒吞栂盗锌値燒垬泛涝菏吭硎荆骸爸匦突鸺敲嫦蛭磥淼目萍迹兄匦瓦\載火箭的保駕護航，人類才有可能建立月球基地、火星基地，為人類邁向更遠的深空打下堅實基礎(chǔ)?！?/p>

秦旭東介紹，目前世界各國研制重型火箭主要是為了載人登月、載人火星探測，以及建設(shè)空間基礎(chǔ)設(shè)施。比如“空間發(fā)射系統(tǒng)”誕生的背景是，美國奧巴馬政府提出了“2025年實現(xiàn)載人登陸小行星、2030年載人探測火星并安全返回”的目標。

“到2030年前后，當中國有了自己的重型運載火箭，就能為載人登月、深空探測提供強大支持，并為火星采樣返回提供充足的運載能力?！鼻匦駯|說。

發(fā)展重型火箭關(guān)乎人類發(fā)展

秦旭東說，發(fā)展重型運載火箭，對于人類來說既具有十分現(xiàn)實的意義，也密切關(guān)系著人類的未來。

開發(fā)利用空間資源。目前世界各國已經(jīng)進入能源緊缺的高峰期，如果能建設(shè)空間太陽能電站，就可擁有取之不盡、用之不竭的太陽能資源，但這至少需要運載能力百噸級的支撐，只有重型火箭才能實現(xiàn)。

提升民族凝聚力。20世紀60年代，美國政府公布了“阿波羅載人登月計劃”后，每一名美國人都對計劃高度關(guān)注，愛國熱情空前高漲。曾有美國人回憶那個年代：“只要你說你的事情與登月有關(guān)，所有人都會為你開道?！憋@然，發(fā)展重型運載火箭，開啟載人登月、載人火星探測計劃將大大提升民族凝聚力，增強自豪感和自信心。

牽引科技，反哺經(jīng)濟。重型運載火箭的研制能促進整個航天系統(tǒng)技術(shù)的更新?lián)Q代，帶動包括電子元器件、精密儀器制造等各行業(yè)的技術(shù)進步，大大推動經(jīng)濟的發(fā)展。

幫助我們更懂地球。掌握地球的演化和未來走向，必須要探測類地行星，例如火星。因此，發(fā)展重型火箭是了解地球起源、人類歷史的重要手段，對類地行星的探索具有極高的科學價值，對全人類的發(fā)展意義重大。