文/松鼠

▲蘇聯(lián)能源號(hào)火箭

不久前，美國(guó)副總統(tǒng)彭斯表示，美國(guó)應(yīng)該在2024年載人登陸月球南極，載人登月需要重型火箭，而美國(guó)的SLS重型火箭研制接近完成，樂(lè)觀的話，明年就能首飛，加上商業(yè)航天的大發(fā)展，給了美國(guó)政府高官這樣的底氣。相比之下，另一個(gè)航天強(qiáng)國(guó)俄羅斯就不太樂(lè)觀了，新一代的安加拉火箭首飛成功但后續(xù)一直沒(méi)有發(fā)射，但俄羅斯仍然心比天高地提出了研制重型火箭開(kāi)展載人登月的宏偉計(jì)劃。

好高騖遠(yuǎn)的重型火箭方案

蘇聯(lián)在冷戰(zhàn)期間的登月競(jìng)賽中輸給美國(guó)，但知恥而后勇的蘇聯(lián)人后來(lái)研制了RD-170和RD-0120等大推力火箭發(fā)動(dòng)機(jī)，在此基礎(chǔ)上研制了能源號(hào)重型火箭，而能源號(hào)的助推器和天頂號(hào)火箭一級(jí)一脈相承，可以分?jǐn)傃兄坪褪褂贸杀?，其?guī)劃設(shè)計(jì)要比美國(guó)朝三暮四的航天飛機(jī)和一次性火箭計(jì)劃高明得多。遺憾的是蘇聯(lián)解體了，俄羅斯困頓了20多年時(shí)間，但能源號(hào)重型火箭的研制還是給俄羅斯留下了深厚的基礎(chǔ)。

俄羅斯還在RD-170/171基礎(chǔ)上為美國(guó)研制了著名的RD-180液氧煤油發(fā)動(dòng)機(jī)，這個(gè)美俄聯(lián)合拯救動(dòng)力機(jī)械科研生產(chǎn)聯(lián)合體的無(wú)心之舉，不僅讓美國(guó)宇宙神5火箭研制一路順風(fēng)，又給俄羅斯留下了一種廉價(jià)的高性能火箭發(fā)動(dòng)機(jī)，加強(qiáng)了俄羅斯的火箭發(fā)動(dòng)機(jī)基礎(chǔ)。俄羅斯新一代的安加拉火箭研制中還誕生了先進(jìn)的RD-191液氧煤油發(fā)動(dòng)機(jī)。有了這些高性能火箭發(fā)動(dòng)機(jī)，研制重型火箭對(duì)于試圖重振大國(guó)雄風(fēng)的俄羅斯是擋不住的誘惑。早在安加拉火箭首飛前，俄羅斯就在積極討論重型火箭的研制，包括安加拉基礎(chǔ)上的安加拉-100重型火箭設(shè)計(jì)。

俄羅斯的重型火箭方案以成熟的能源號(hào)和天頂號(hào)火箭為基礎(chǔ)，用高性能的RD-0120、RD-180、RD-171和RD-191等發(fā)動(dòng)機(jī)排列組合，其性能指標(biāo)相當(dāng)出色。赫魯尼切夫航天中心曾提交葉尼塞-5重型火箭方案，它芯級(jí)使用3臺(tái)RD-0120液氧液氫發(fā)動(dòng)機(jī)，發(fā)動(dòng)機(jī)高空點(diǎn)火，捆綁的4個(gè)助推器各使用1臺(tái)RD-171液氧煤油發(fā)動(dòng)機(jī)，起飛推力2397噸，這樣的二級(jí)重型火箭近地軌道運(yùn)力可達(dá)125噸！赫魯尼切夫中心還有阿穆?tīng)柕戎匦突鸺桨?，它也不是蘇聯(lián)航天遺產(chǎn)的獨(dú)苗，能源公司基于天頂號(hào)火箭也提出了能源-5等重型火箭方案，進(jìn)步設(shè)計(jì)局則選用液氧甲烷發(fā)動(dòng)機(jī)提出了STK重型火箭方案，后來(lái)進(jìn)步設(shè)計(jì)局還提出了聯(lián)盟-5重型火箭以及衍生的重型火箭方案，不過(guò)動(dòng)力改回了液氧煤油發(fā)動(dòng)機(jī)。

俄羅斯航天工業(yè)技術(shù)積累深厚，如果有足夠預(yù)算支持的話，這些重型火箭方案中選一種脫穎而出并不困難，但俄羅斯缺錢(qián)。俄羅斯航天局曾評(píng)估，重型火箭的研制開(kāi)發(fā)和東方發(fā)射場(chǎng)工位建設(shè)需耗資260億美元，而俄羅斯航天預(yù)算已經(jīng)是年年砍，慘不忍睹。

回歸現(xiàn)實(shí)的重型火箭計(jì)劃

俄羅斯航天有技術(shù)但缺錢(qián)，重型火箭雖然是大國(guó)雄風(fēng)的象征，但太花錢(qián)同樣無(wú)法上馬。俄羅斯航天人眼光轉(zhuǎn)了一圈，還是回到蘇聯(lián)時(shí)代的老路上來(lái)，兼顧中型和重型火箭來(lái)分?jǐn)偝杀?，才可能用現(xiàn)有的貧弱財(cái)力支持重型火箭的研制和使用。

2018年俄羅斯重型火箭的方案漸漸清晰，他們還是走上了從“聯(lián)盟-5”到重型火箭的道路，和蘇聯(lián)后期的“天頂號(hào)”和“能源號(hào)”如出一轍。從目前的新聞報(bào)道看，俄羅斯的重型火箭將捆綁6個(gè)助推器，助推器使用1臺(tái)改進(jìn)型的RD-171MV發(fā)動(dòng)機(jī)，芯級(jí)高空點(diǎn)火使用RD-180發(fā)動(dòng)機(jī)，第二級(jí)使用液氧液氫發(fā)動(dòng)機(jī)RD-0146提高性能。這種設(shè)計(jì)方案使用全套的現(xiàn)成產(chǎn)品技術(shù)，最大的好處是便宜可靠而且研制風(fēng)險(xiǎn)低。2018年初普京簽署研制俄羅斯重型火箭的總統(tǒng)令，俄羅斯航天國(guó)家集團(tuán)公司已經(jīng)遞交了總計(jì)1.2萬(wàn)億盧布的研制預(yù)算申請(qǐng)。

俄國(guó)衛(wèi)星新聞網(wǎng)近期報(bào)道，俄羅斯未來(lái)載人登月將使用20噸重的聯(lián)邦號(hào)載人飛船，還有27噸重的登月艙以及27～32噸重的月球基地模塊，它們將使用俄羅斯的重型火箭發(fā)射。俄羅斯計(jì)劃于2028年發(fā)射葉尼塞重型火箭，2029年發(fā)射頓河重型火箭，兩者的區(qū)別在于“頓河”比“葉尼塞”多了一級(jí)，第三級(jí)也將使用高性能的氫氧發(fā)動(dòng)機(jī)，顯著提高火箭的運(yùn)載能力。葉尼塞火箭可將88～103噸重的貨物送上近地軌道，或是將20～27噸重的貨物射向月球，而頓河火箭的近地軌道運(yùn)力提高到125～130噸，月球軌道運(yùn)力提高到32噸。

▲軍隊(duì)2018論壇上展出的俄羅斯運(yùn)載火箭，（從左到右）聯(lián)盟5號(hào)和衍生的超重型火箭、安加拉系列火箭、質(zhì)子號(hào)火箭

▲早期聯(lián)盟5號(hào)火箭和超重型火箭發(fā)展計(jì)劃

總的說(shuō)來(lái)，葉尼塞和頓河火箭將使用天頂號(hào)火箭現(xiàn)有成熟的4.1米直徑火箭一級(jí)，還有美國(guó)宇宙神5火箭上久經(jīng)考驗(yàn)的RD-180發(fā)動(dòng)機(jī)，最大限度的降低研制風(fēng)險(xiǎn)和預(yù)算，同時(shí)它們的運(yùn)力卻可以比肩美國(guó)的SLS重型火箭。俄羅斯兩種重型火箭的運(yùn)力對(duì)比類(lèi)似于美國(guó)的SLS Block 1和Block 1B火箭，但葉尼塞火箭是通過(guò)增加一級(jí)火箭實(shí)現(xiàn)運(yùn)力增長(zhǎng)，這或許是美國(guó)方案和技術(shù)更先進(jìn)的緣故，但對(duì)俄羅斯卻是合理的選擇。如果俄羅斯能充分利用天頂號(hào)等火箭的成熟技術(shù)多快好省造出葉尼塞和頓河火箭，這對(duì)研制預(yù)算已經(jīng)超過(guò)140億美元的SLS火箭來(lái)說(shuō)絕對(duì)不是好消息。