+ 劉進軍

“長征-9”超重型火箭

中國制定了登陸月球、火星，發(fā)射重型、超重型、大型和特大型航天器，建造空間站、太空太陽能電站和深空探測的宏偉計劃。這都需要重型火箭和超重型火箭?！伴L征-9”火箭正是中國正在論證研發(fā)的超重型運載火箭。

結(jié)構(gòu)尺寸與運力系數(shù)

“長征-9”火箭主要參數(shù)

“長征-9”火箭計劃

最大運載有效載荷能力達到140噸，能夠運載50噸有效載荷到地月轉(zhuǎn)移軌道，37噸有效載荷到火星。“長征-9”火箭的第一次飛行期望在2030年進行，以2030年代登月著陸，并最終從火星采樣返回提供運載能力為主要使命。

“長征-9”火箭正在論證研發(fā)之中，將設(shè)計為一種3級火箭，芯級火箭擁有10米直徑，使用4臺發(fā)動機。“長征-9”火箭已設(shè)計了多個變種：

·“長征-9”：最大，擁有4個液體燃料助推器，運載能力達到140噸。

·“長征-9A”：只有2個助推器，運載能力100噸。

·“長征-9B”：只是芯級火箭，運載能力50噸。

“長征-9”火箭采用“通用化、系列化、組合化”發(fā)展策略。它作為一種超重型運載火箭，可媲美美國“土星-5”、“太空發(fā)射系統(tǒng)”、“獵鷹-重型”、蘇聯(lián)“能源”火箭，以及當前正在開發(fā)中的美國“大獵鷹”火箭。

印度“統(tǒng)一”運載火箭

“統(tǒng)一”火箭（ULV）是印度太空研究組織的一個中型至重型火箭發(fā)展項目，目標是最終取代現(xiàn)役的“極地衛(wèi)星”（PSLV）火箭、“靜止衛(wèi)星-1”（GSLV-1）火箭、“靜止衛(wèi)星-2”火箭和“靜止衛(wèi)星-3”火箭系列。

“統(tǒng)一”火箭：

設(shè)計巧妙、變化多端、功能強大，如研制成功，可媲美俄羅斯“安加拉”、“質(zhì)子”，歐空局“阿麗亞娜-5”、“阿麗亞娜-6”，中國“長征-5”，美國“宇宙神-5”、“德爾塔-4”重型，日本“H-3”、“H-2B”等火箭。

芯級火箭：

稱為“SC160”。它安裝1 臺“S C E-200”半低溫發(fā)動機，裝載160噸煤油或液氧推進劑，提供強大動力。

上面級：

稱為“C30”，安裝1臺“CE-20”低溫發(fā)動機，30噸液氫/液氧推進劑，提供巨大動力。

助推器：

有4種型號，其中3種的發(fā)動機與“極軌衛(wèi)星”火箭（P S L V）、“靜止衛(wèi)星-1”火箭（GSLV-1）、“靜止衛(wèi)星-2”火箭和“靜止衛(wèi)星-3”火箭系列相同。

計劃中，“統(tǒng)一”火箭還將擁有2種變形火箭：

·“統(tǒng)一”重型火箭（HLV），能夠?qū)?0噸航天器發(fā)射到低地球軌道；

·“統(tǒng)一”超重型火箭（SHLV），能將41.3噸航天器發(fā)射到低地球軌道。

“統(tǒng)一”火箭的4種型號：芯級火箭相同，助推器種類、數(shù)量不同

模塊化設(shè)計，至少4種型號：

“統(tǒng)一”火箭采用模塊化設(shè)計，通過一個共同的芯級火箭和上面級，分別配備種類、大小、數(shù)量不同的助推器，就能組成4型、甚至6型火箭。

·6×S-13型：6個助推器，采用稍大于“極地衛(wèi)星”火箭的“S-13”發(fā)動機，燃燒時間較長；

·2×S-60型：2個助推器，采用一種新的固體發(fā)動機，“S-60”發(fā)動機；

·2×S-139型：2個助推器，采用與“極地衛(wèi)星”火箭、“靜止衛(wèi)星-1”火箭、“靜止衛(wèi)星-2”火箭相同的“S-139”發(fā)動機；

·2×S-200型：2個助推器，采用與“靜止衛(wèi)星-3”火箭一樣的“S-200”發(fā)動機。

印度“統(tǒng)一”運載火箭

“統(tǒng)一”火箭主要參數(shù)

助推器-S-200助推器 2長度 25米直徑 3.2米推進劑質(zhì)量 207噸發(fā)動機 S-200推力 4658千牛/臺總推力 9316千牛比沖 274.5，真空燃燒時間 130秒燃料 丁羥芯級火箭-SC-160推進劑質(zhì)量 160噸發(fā)動機 SCE-200推力 海平面∶1820千牛真空∶2030千牛比沖 海平面∶299秒，2.93千米/秒真空∶335秒，3.29千米/秒燃燒時間 259秒燃料 煤油/液氧上面級-C-30推進劑質(zhì)量 30噸發(fā)動機 CE-20推力 200千牛比沖 443秒，4.34千米/秒燃燒時間 650秒燃料 液氫/液氧

向無毒火箭之路邁進：

低溫發(fā)動機、半低溫發(fā)動機是一種先進的推進技術(shù)，早期只有美國和俄羅斯掌握。而印度原有的“極軌衛(wèi)星”火箭、“靜止衛(wèi)星”火箭發(fā)動機的推進劑都是劇毒有害燃料，釋放到空中、水中將造成環(huán)境污染。全球火箭的趨勢是改用對生態(tài)更友好的無毒類推進劑。

·低溫發(fā)動機的推進劑為液氧和液氫，極少產(chǎn)生污染，其燃料溫度為-250°。

·半低溫發(fā)動機的推進劑為液氧和煤油，其優(yōu)點是：推力大；無毒、無腐蝕性，安全環(huán)保，易于存貯和運輸；費用低廉，可靠性高，可重復使用。

研制半低溫發(fā)動機：

2008年12月19日，印度政府批準：為未來太空運輸系統(tǒng)研發(fā)大推力半低溫發(fā)動機技術(shù)，即200噸級高壓補燃液氧煤油發(fā)動機。估計研發(fā)費用為1798億盧比，加上58.8億盧比的外匯。半低溫發(fā)動機將促進印度未來太空任務的應用,如可重復使用運載火箭、“統(tǒng)一”運載火箭和行星際飛行任務的火箭。這將是印度邁向先進太空運輸技術(shù)自力更生的重要一步。

印度是較早開始研制半低溫發(fā)動機的國家之一?！敖y(tǒng)一”火箭和未來火箭應用半低溫發(fā)動機，將提高2～3倍運載能力，達到事半功倍。

印度2015年公布的半低溫發(fā)動機研制信息

研制低溫發(fā)動機：

印度從上世紀80年代開始研制低溫發(fā)動機，但由于工業(yè)基礎(chǔ)相對薄弱，在自行研制的道路上遭遇過數(shù)次挫折。直到上世紀90年代初，印度從俄羅斯引進了7臺RD-56M低溫發(fā)動機，并投入大量的人力、物力和財力進行仿制。2002年9月15日，印度宣布研制成功國產(chǎn)低溫火箭上面級發(fā)動機。

2010年，安裝CUS發(fā)動機的印度GSLV MK-2運載火箭首次發(fā)射，卻以失敗告終，這給印度航天計劃帶來了重大挫折。經(jīng)過不斷改進及試驗，功夫不負有心人，2014年1月，印度安裝國產(chǎn)低溫發(fā)動機的GSLV MK 2-D5火箭發(fā)射升空，將1顆通信衛(wèi)星送入預定軌道。印度由此成為繼美國、俄羅斯、中國、法國、日本后，世界上第六個掌握低溫火箭發(fā)動機技術(shù)的國家。

“哈斯”運載火箭

“哈斯-2CA”是一枚單級火箭，一種擁有奇特的線性塞式發(fā)動機的飛行測試平臺。它能夠發(fā)射100千克有效載荷進入低地球軌道，研制和發(fā)射費用為100萬美元。火箭有一個特殊的質(zhì)量比，由過氧化氫和煤油混合燃料提供動力。

“哈斯-2CA”火箭主要參數(shù)長度 16米直徑 1.5米起飛重量 16.3噸推力 224千牛運載能力 低軌道100千克

“哈斯-2CA”火箭

誕生于多級火箭發(fā)祥地的單級火箭：“哈斯-2CA”

羅馬尼亞是多級火箭的誕生地，多級火箭已經(jīng)成為運載火箭的經(jīng)典設(shè)計。但成立于羅馬尼亞的方舟太空公司卻異想天開，想研制一種單級入軌的火箭。單級火箭，結(jié)構(gòu)簡單、可靠性更強、價格便宜，但是單級火箭、單級入軌的推力不夠，與多級火箭的理論和技術(shù)格格不入。它真的可行嗎？能成功嗎？

“哈斯-2CA”火箭通過以下操作，可以使單級火箭、單級入軌成為可能：

（1）稠密推進劑；

（2）制造先進的輕型復合材料推進劑貯箱；

（3）線性塞式發(fā)動機，保證在幾乎所有飛行水平上的最佳性能，比任何火箭發(fā)動機減少30%燃料消耗；

（4）推力矢量控制通過在16個燃燒室中節(jié)流8個燃燒室來實現(xiàn)，消除了發(fā)動機的繁重復雜的亂流系統(tǒng)。

“哈斯-2CA”火箭將目標市場鎖定納米、微型衛(wèi)星市場。據(jù)估計，2016年～2022年，全球?qū)l(fā)射3000顆1千克～50千克的納米、微型衛(wèi)星。鑒于此，未來10年，方舟太空公司擁有廣闊的市場空間。

方舟太空公司還有許多科技創(chuàng)新計劃，一大堆金點子（或者餿主意）。不論金點子，還是餿主意，敢于暢想并付諸實踐，就是創(chuàng)新。2017年3月，方舟太空公司宣布：“哈斯-2CA”火箭計劃2018年發(fā)射到軌道。方舟太空公司還設(shè)計了“哈斯-2B”火箭與“哈斯”載人飛船。

目標——飛上太空！

“哈斯”運載火箭

金點子或餿主意：

線性塞式發(fā)動機

“哈斯-2CA”火箭采用線性塞式發(fā)動機，以單級入軌方式。

這并非是方舟太空公司的獨家創(chuàng)意，美國宇航局的火箭團隊曾在地面上對線性塞式發(fā)動機進行了廣泛的測試，是美國宇航局一個單級入軌飛行器的一部分，并曾是航天飛機的候選方案。由于日程安排和預算限制，美國航天飛機最終使用了經(jīng)典的鐘形噴管發(fā)動機，并且在看到實際飛行之前取消了線性塞式發(fā)動機的研制。因此，線性塞式發(fā)動機從未真正進行過太空飛行。

方舟太空公司為“哈斯-2CA”單級火箭配備了線性塞式發(fā)動機，將這項技術(shù)帶回公眾的視野。

方舟太空公司的航天工程師們在創(chuàng)造世界上最有效率的火箭發(fā)動機。他們希望證實：線性塞式火箭發(fā)動機比現(xiàn)有發(fā)動機更具燃油效率。希望和夢想能否實現(xiàn)？想象力比科技更重要，創(chuàng)新與顛覆才能離成功更近！

“哈斯”這個名字來自500年前，那是一個英雄輩出的年代！

1961年，一份450頁的“錫比烏手稿”被發(fā)現(xiàn)于羅馬尼亞的圖書館，人們驚訝地發(fā)現(xiàn)，這份制作于16世紀中后期的古老文件中，居然包含了一份詳細的報告，描述了“飛行標槍”的有效射程，以及在錫比烏市的一次發(fā)射實驗——這居然是一枚多級火箭。1555年，成千上萬的人目睹了實驗的完全成功。這些文件描述了三級、固體燃料火箭的原理，涉及多級火箭的運動理論、不同的燃料混合物、液體燃料等，甚至還介紹了三角形狀翅片和鐘形噴嘴。

報告的作者是康拉德·哈斯(1509-1576)，一名奧地利炮兵軍官，曾是錫比烏火炮倉庫的負責人，也是一位500年前偉大的發(fā)明家。他設(shè)計了一枚3級火箭，而這類火箭直到上個世紀六十年代，才被制造出來。雖然歷史文獻并沒有記載當時該地區(qū)的航空探索活動，但很難說，康拉德·哈斯是否開啟了火箭研制歷史，影響了現(xiàn)代火箭技術(shù)。

“哈斯”

500年前的

3級火箭發(fā)明家