余夢倫　楊　勇

在軍事家的眼中，“天”是繼陸、海、空之后的第四戰(zhàn)爭媒介，是國家的高邊疆和新的戰(zhàn)爭制高點(diǎn)，而在經(jīng)濟(jì)學(xué)家的眼中，空間是新興的利益增長點(diǎn)和未來的國家利益延伸。隨著社會(huì)的不斷發(fā)展進(jìn)步，人類對(duì)空間的依賴也越來越嚴(yán)重。比如，通過空間的衛(wèi)星實(shí)現(xiàn)通信、導(dǎo)航、偵察、預(yù)警、監(jiān)視、氣象預(yù)報(bào)、資源勘查，通過空間開發(fā)獲取地球上越來越緊缺的能源與各種資源，開展星際空間探測、空間旅游等等，大規(guī)模開發(fā)與利用空間的時(shí)代即將到來。

航天運(yùn)載器是指往返于地球表面和空間軌道之間以及軌道與軌道之間，運(yùn)輸各種有效載荷的運(yùn)載工具的總稱，主要包括一次性使用運(yùn)載器(ELV)和重復(fù)使用運(yùn)載器(RLV)兩大類。一次性使用運(yùn)載器如我國的“長征”系列運(yùn)載火箭、“神舟”飛船等，重復(fù)使用運(yùn)載器如航天飛機(jī)、空天飛機(jī)等。

若沒有航天運(yùn)載器的支持，所有的航天器都不能進(jìn)入空間。因此，航天運(yùn)載器代表了一個(gè)國家進(jìn)入空間的能力，是發(fā)展空間技術(shù)、開發(fā)空間資源和構(gòu)建空間軍事能力的基礎(chǔ)。作為世界航天大國，我國航天運(yùn)載器應(yīng)該如何發(fā)展才能適應(yīng)未來形勢的需要?本文提出了初步的看法。

我國航天運(yùn)載器的成就與現(xiàn)狀

中國航天運(yùn)載器的發(fā)展起步于1956年10月，現(xiàn)有航天運(yùn)載器主要是以“長征”運(yùn)載火箭為代表的一次性使用運(yùn)載火箭。1970年4月24日，“長征一號(hào)”運(yùn)載火箭發(fā)射成功，將中國的第一顆人造衛(wèi)星送入軌道，這是中國航天運(yùn)輸系統(tǒng)發(fā)展的重要里程碑。

經(jīng)過30多年的發(fā)展，我國“長征”系列火箭已經(jīng)發(fā)展成為由十幾種型號(hào)組成的大家族，具有進(jìn)入地球近地軌道、太陽同步軌道、地球同步轉(zhuǎn)移軌道等多種軌道的能力，入軌精度達(dá)到國際先進(jìn)水平。目前“長征”運(yùn)載火箭低地球軌道(LEO)運(yùn)載能力達(dá)到9．5噸，地球同步轉(zhuǎn)移軌道(GTO)運(yùn)載能力達(dá)到5．2噸，太陽同步軌道(SSO)運(yùn)載能力達(dá)到6．1kgb，能夠承擔(dān)國內(nèi)大中小型有效載荷的發(fā)射任務(wù)，并進(jìn)入了國際衛(wèi)星商業(yè)發(fā)射市場。

“神舟”飛船成功發(fā)射，使我國成為繼美國和俄羅斯之后的第三個(gè)載人航天大國，與一次性火箭相結(jié)合，使我國具備了天地往返的人員與貨物運(yùn)輸能力?，F(xiàn)有的載人飛船都是一次性使用的，還不能像飛機(jī)一樣重復(fù)使用。

我國航天運(yùn)載器的未來發(fā)展重點(diǎn)

我國航天運(yùn)載器未來的發(fā)展重點(diǎn)是什么呢?應(yīng)該從兩方面考慮：一方面是軍用、民用和商業(yè)發(fā)射對(duì)運(yùn)載器的需求，另一方面是航天運(yùn)載器自身的技術(shù)發(fā)展方向和趨勢。初步分析，我國航天運(yùn)載器的未來發(fā)展重點(diǎn)是：

新一代運(yùn)載火箭

我國在《中國的航天》白皮書中明確提出，要“全面提高中國運(yùn)載火箭的整體水平和能力。開發(fā)新一代無毒、無污染、高性能和低成本的運(yùn)載火箭，建成新一代運(yùn)載火箭型譜化系列，增強(qiáng)參與國際商業(yè)發(fā)射的能力”。新一代運(yùn)載器的研制將大幅度提高我國一次性使用運(yùn)載火箭的技術(shù)水平，使之達(dá)到現(xiàn)在美國“德爾它4”、“宇宙神5”等改進(jìn)型一次性使用運(yùn)載火箭(EELV)的水平，基本滿足未來較長時(shí)間內(nèi)國家對(duì)空間運(yùn)載能力和國際衛(wèi)星商業(yè)發(fā)射市場的需要。

新一代運(yùn)載火箭將采用無毒、無污染推進(jìn)劑，并降低成本、提高可靠性與火箭整體性能。相對(duì)現(xiàn)有火箭，新一代運(yùn)載火箭的運(yùn)載能力將有很大的提高：地球同步轉(zhuǎn)移軌道運(yùn)載能力提高到14噸，低地球軌道運(yùn)載能力提高到25噸。

我國將加快新一代運(yùn)載火箭的研制步伐，預(yù)計(jì)在2012年左右將實(shí)現(xiàn)首次飛行：按照“三化”(系列化、規(guī)范化、組合化)的要求，構(gòu)建型譜化系列：并為發(fā)展我國第一代重復(fù)使用運(yùn)載器技術(shù)奠定基礎(chǔ)。

重復(fù)使用運(yùn)載器

昂貴的發(fā)射成本(每千克有效載荷的入軌價(jià)格)是制約大規(guī)模空間開發(fā)的重要因素?，F(xiàn)有運(yùn)載火箭的發(fā)射成本基本上都在10000美元／千克以上，載人飛船的成本更高，一次性使用運(yùn)載火箭不可能大幅度降低發(fā)射成本。同時(shí)采用重復(fù)使用技術(shù)也是解決運(yùn)載火箭在發(fā)射過程中產(chǎn)生空間垃圾的一個(gè)重要途徑。因此，從上世紀(jì)五六十年代開始，國外就開始探索通過運(yùn)載器的重復(fù)使用來降低發(fā)射費(fèi)用。

重復(fù)使用運(yùn)載器(RLV)通過提高運(yùn)載器本身的可靠性，利用“多次重復(fù)使用、費(fèi)用均攤”的優(yōu)勢，可成數(shù)量級(jí)地降低發(fā)射費(fèi)用。根據(jù)國外預(yù)測，第二代RLV的發(fā)射費(fèi)用將降到2000美元／千克，第三代RLV的發(fā)射費(fèi)用將降到200美元／千克。另外，采用新的設(shè)計(jì)理念和先進(jìn)的發(fā)射方式，RLV還能縮短發(fā)射周期、提高發(fā)射的機(jī)動(dòng)靈活性。

經(jīng)過幾十年的發(fā)展，RLV被公認(rèn)為航天運(yùn)載器未來發(fā)展的重要方向，“廉價(jià)、快速、機(jī)動(dòng)、可靠”是RLV發(fā)展的長遠(yuǎn)目標(biāo)。但是與一次性火箭相比，RLV面臨著高超音速再入飛行氣動(dòng)力／氣動(dòng)熱、防熱系統(tǒng)、可重復(fù)使用先進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)、再入返回控制等一系列關(guān)鍵技術(shù)難題。國內(nèi)外發(fā)展RLV的成功經(jīng)驗(yàn)是：首先突破以上關(guān)鍵技術(shù)并進(jìn)行飛行演示驗(yàn)證，然后再進(jìn)行工程研制。

我國從上世紀(jì)80年代跟蹤航天飛機(jī)開始，一直在開展RLV技術(shù)的研究。我國的RLV基本發(fā)展思路是：充分考慮我國航天航空技術(shù)的基礎(chǔ)和特點(diǎn)，確定切實(shí)可行的發(fā)展目標(biāo)：充分利用現(xiàn)有技術(shù)成果，降低風(fēng)險(xiǎn)和成本，從部份重復(fù)使用運(yùn)載器起步，然后是完全重復(fù)使用，先多級(jí)入軌重復(fù)使用，后單級(jí)入軌重復(fù)使用。我國近期的RLV研究，首先是開展關(guān)鍵技術(shù)探索，飛行演示驗(yàn)證是重要的手段。

重型運(yùn)載火箭

空間探測是未來航天活動(dòng)的重要內(nèi)容，我國已經(jīng)啟動(dòng)了“嫦娥”繞月探測工程。我國現(xiàn)有的運(yùn)載火箭能夠滿足繞月探測任務(wù)的需要。發(fā)射“嫦娥一號(hào)”探月衛(wèi)星選用的是“長征三號(hào)甲”運(yùn)載火箭。

但是，考慮到長遠(yuǎn)期我國空間探測還要向載人登月、建立月球基地以及其他大型深空探測等任務(wù)方向發(fā)展，需要運(yùn)載火箭提供更大的運(yùn)載能力。在載人登月的初期可以在新一代運(yùn)載火箭基礎(chǔ)上，采用“人貨分離、軌道組裝”的方式實(shí)現(xiàn)載人登月。在遠(yuǎn)期要建立大型月球基地時(shí)，需要在新一代運(yùn)載火箭基礎(chǔ)上發(fā)展低地球軌道運(yùn)載能力在百噸級(jí)的重型運(yùn)載火箭。

發(fā)展重型運(yùn)載火箭，首先要研制推力為數(shù)百噸力級(jí)的大型液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)，由此類大型發(fā)動(dòng)機(jī)組合形成起飛推力將達(dá)到3000噸力級(jí)的規(guī)模。