謝智華 王哲

今年2月，美國(guó)人馬斯克用運(yùn)載火箭將一輛特斯拉汽車送上太空，引發(fā)了全世界的廣泛關(guān)注。作為“同行”，密切關(guān)注這一事件的十三屆全國(guó)人大代表、中國(guó)航天科技集團(tuán)有限公司第六研究院院長(zhǎng)劉志讓在今年全國(guó)兩會(huì)期間接受本刊記者采訪時(shí)表示，與馬斯克的運(yùn)載火箭相比，中國(guó)在很多方面未遑多讓。

劉志讓表示，作為我國(guó)新一代大推力火箭的代表作，長(zhǎng)征五號(hào)火箭的近地運(yùn)載能力是25噸，已經(jīng)具備一次運(yùn)送一個(gè)核心艙進(jìn)入太空的能力，也就是相當(dāng)于具備一次將十幾臺(tái)特斯拉送往太空的能力，但要大幅提升我國(guó)進(jìn)入空間能力、載人登月和深空探測(cè)等航天強(qiáng)國(guó)硬指標(biāo)，應(yīng)盡快立項(xiàng)并研制重型火箭。

重型火箭是航天強(qiáng)國(guó)的基礎(chǔ)

“要實(shí)現(xiàn)‘2030年躋身世界航天強(qiáng)國(guó)行列、2045年全面建成世界航天強(qiáng)國(guó)的目標(biāo)，中國(guó)需要推力更強(qiáng)的運(yùn)載火箭來自由進(jìn)入太空，重型運(yùn)載火箭是航天強(qiáng)國(guó)建設(shè)的重要支撐，也是大規(guī)模利用空間資源的基礎(chǔ)和開展深空探測(cè)的前提，希望國(guó)家對(duì)以重型運(yùn)載火箭為代表的新型動(dòng)力研發(fā)給予更大的支持力度?！眲⒅咀寣?duì)本刊記者說。

目前，我國(guó)正在研制的長(zhǎng)征九號(hào)是新一代重型火箭，其地面推力達(dá)到3000噸以上、近地運(yùn)載能力100噸以上，起飛推力和近地運(yùn)載能力兩項(xiàng)指標(biāo)都超過了太空探索公司的獵鷹重型火箭。而大推力、單臺(tái)泵的發(fā)動(dòng)機(jī)布局，大大提升了火箭的可靠性，未來，我國(guó)還將研制推力更大的重型火箭，可以滿足我國(guó)未來載人登月、火星探測(cè)和后續(xù)深空探測(cè)需求。

劉志讓介紹，目前我國(guó)有30%的航天技術(shù)指標(biāo)達(dá)到國(guó)際一流水平，根據(jù)中國(guó)航天科技集團(tuán)的戰(zhàn)略部署，到2020年，我國(guó)力爭(zhēng)實(shí)現(xiàn)在軌航天器數(shù)量超過200顆，年發(fā)射30次左右，超越歐盟，基本達(dá)到世界航天強(qiáng)國(guó)水平。到2030年，力爭(zhēng)將這一數(shù)字提升至60%，使我國(guó)超越俄羅斯，躋身世界航天強(qiáng)國(guó)前列；到2045年，部分重點(diǎn)領(lǐng)域比肩美國(guó)，全面建成航天強(qiáng)國(guó)。

呼吁國(guó)家設(shè)立航天液體動(dòng)力重大專項(xiàng)

劉志讓在今年全國(guó)兩會(huì)上呼吁國(guó)家設(shè)立航天液體動(dòng)力重大專項(xiàng)，加大共性基礎(chǔ)技術(shù)研究，創(chuàng)建信息化、數(shù)字化條件下技術(shù)創(chuàng)新和研制制造能力；盡快啟動(dòng)重型運(yùn)載火箭研制立項(xiàng)和發(fā)動(dòng)機(jī)工程研究，加大對(duì)重復(fù)使用火箭動(dòng)力、天地往返組合動(dòng)力、新型空間動(dòng)力等先進(jìn)技術(shù)研究攻關(guān)支持力度，加快追趕超越步伐，率先實(shí)現(xiàn)航天強(qiáng)國(guó)的目標(biāo)使命。

有句話說“火箭發(fā)動(dòng)機(jī)推力有多大，中國(guó)航天的舞臺(tái)就有多大”。航天液體動(dòng)力是航天事業(yè)的核心之一，是航天裝備的心臟，是太空活動(dòng)的重要基礎(chǔ)和保障?！巴ㄟ^對(duì)標(biāo)分析，我們提出了中國(guó)航天液體動(dòng)力在提高核心技術(shù)指標(biāo)、深化基礎(chǔ)理論研究等方面的研究思路：第一，提高技術(shù)創(chuàng)新能力和研制能力。通過航天液體動(dòng)力專項(xiàng)實(shí)施，加大共性基礎(chǔ)技術(shù)研究，提高信息化、數(shù)字化條件下的技術(shù)創(chuàng)新和研制能力，補(bǔ)短板、除隱患，筑牢研發(fā)創(chuàng)新和生產(chǎn)制造根基，穩(wěn)定產(chǎn)品性能，提升質(zhì)量與可靠性水平，切實(shí)推動(dòng)我國(guó)航天液體動(dòng)力技術(shù)向世界一流水平邁進(jìn)。第二，加大液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)前沿技術(shù)研究。盡快啟動(dòng)重型運(yùn)載火箭發(fā)動(dòng)機(jī)工程研究，加大對(duì)重復(fù)使用火箭動(dòng)力、天地往返組合動(dòng)力、先進(jìn)空間動(dòng)力等先進(jìn)技術(shù)攻關(guān)的支持力度，有效支撐航天強(qiáng)國(guó)建設(shè)的后續(xù)任務(wù)?！眲⒅咀寣?duì)記者說。

劉志讓介紹，我國(guó)現(xiàn)在研發(fā)的新型火箭的發(fā)動(dòng)機(jī)為三型新研制發(fā)動(dòng)機(jī)，500噸級(jí)液氧煤油發(fā)動(dòng)機(jī)、200噸級(jí)和25噸級(jí)液氧液氫發(fā)動(dòng)機(jī)，分別用作重型火箭的一、二、三級(jí)。三型發(fā)動(dòng)機(jī)的推力、比沖等核心指標(biāo)均達(dá)到國(guó)際一流水平。500噸級(jí)發(fā)動(dòng)機(jī)是我國(guó)現(xiàn)役發(fā)動(dòng)機(jī)最大推力的4倍以上，現(xiàn)階段已完成了發(fā)動(dòng)機(jī)核心組件冷熱試驗(yàn)證，并開展半系統(tǒng)級(jí)熱試驗(yàn)，2018年可完成工程樣機(jī)裝配，如果立項(xiàng)成功，預(yù)計(jì)2020年前具備整機(jī)試車條件，2028年前完成發(fā)動(dòng)機(jī)的全部研制工作，助推2030年重型運(yùn)載火箭的首飛，為大幅提升我國(guó)進(jìn)入空間能力、載人登月和深空探測(cè)等航天強(qiáng)國(guó)硬指標(biāo)提供有力支撐。

據(jù)介紹，目前我國(guó)正在進(jìn)行相關(guān)領(lǐng)域關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)和方案深化論證工作，各項(xiàng)工作進(jìn)展順利。發(fā)動(dòng)機(jī)研制中進(jìn)行了多項(xiàng)創(chuàng)新，不僅性能指標(biāo)達(dá)到國(guó)際一流水平，在研制流程上，形成了數(shù)字化研制模式，實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)、制造和驗(yàn)證等流程優(yōu)化；在研制手段上采用了大量仿真技術(shù)和智能化理念；在制造工藝上，采用了新材料和3D打印等新的技術(shù)成果。

火箭回收技術(shù)中國(guó)也不差

馬斯克除了將汽車送入太空之外，還進(jìn)行了多次火箭中央助推器的回收實(shí)驗(yàn)，被很多網(wǎng)友稱為“黑科技”。對(duì)此劉志讓分析說，回收火箭技術(shù)費(fèi)效比、風(fēng)險(xiǎn)性因素都得綜合考慮。火箭的可控回收是重復(fù)使用的先決條件，主要有三種回收途徑，傘降、動(dòng)力反推垂直下降、滑翔飛行器水平降落。國(guó)外從上世紀(jì)70年代以來提出重復(fù)使用運(yùn)載器計(jì)劃，持續(xù)開展火箭回收技術(shù)研究，例如美國(guó)“三角快帆”計(jì)劃驗(yàn)證了火箭垂直起降、懸停、橫向移動(dòng)等技術(shù)，為垂直回收積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)。在此基礎(chǔ)上，美國(guó)藍(lán)源公司（Blue Origin）和太空探索公司（SpaceX）先后實(shí)現(xiàn)了亞軌道飛行器和運(yùn)載火箭一級(jí)的垂直回收與復(fù)用，引發(fā)了航天界廣泛的關(guān)注。

其實(shí)，早在“十一五”期間，中國(guó)就開展了液氧煤油發(fā)動(dòng)機(jī)可重復(fù)使用技術(shù)的探索和研究，突破單臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)不下臺(tái)連續(xù)熱試車、大范圍推力調(diào)節(jié)等關(guān)鍵技術(shù)。進(jìn)入“十三五”以來，我國(guó)也加快可重復(fù)使用運(yùn)載器的研究力度，制定了發(fā)展規(guī)劃，并提出重復(fù)使用動(dòng)力的研究計(jì)劃。

劉志讓介紹，我國(guó)針對(duì)三種火箭回收技術(shù)均已開展研究工作，并制定詳細(xì)的發(fā)展計(jì)劃和節(jié)點(diǎn)，但是尚未開展飛行驗(yàn)證。其中動(dòng)力反推垂直下降方案要求火箭主動(dòng)力具有多次起動(dòng)能力、大范圍變推力能力，滿足回收過程中火箭減速、小沖擊等需求，技術(shù)難度較大。近期針對(duì)該回收方案要求，航天六院開展了液氧煤油發(fā)動(dòng)機(jī)的改進(jìn)研究，例如增加起動(dòng)次數(shù)、提高推力變化范圍等，以滿足總體飛行驗(yàn)證需求，實(shí)現(xiàn)火箭一級(jí)的回收與重復(fù)使用。后續(xù)針對(duì)完全重復(fù)使用運(yùn)載火箭、水平起降天地往返運(yùn)載器的使用需求，我們將開展重復(fù)使用液氧甲烷發(fā)動(dòng)機(jī)、組合循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)的研究工作，分別實(shí)現(xiàn)中期一、二級(jí)火箭重復(fù)使用，遠(yuǎn)期水平起降重復(fù)使用運(yùn)載器服役的規(guī)劃目標(biāo)，推動(dòng)重復(fù)使用航天運(yùn)輸領(lǐng)域的產(chǎn)業(yè)化運(yùn)行。預(yù)計(jì)2025年前后實(shí)現(xiàn)落區(qū)可控回收、部分重復(fù)使用等目標(biāo)。2030年實(shí)現(xiàn)完全重復(fù)使用火箭動(dòng)力兩級(jí)運(yùn)輸系統(tǒng)的工程應(yīng)用。

針對(duì)水平起降重復(fù)使用天地往返飛行器，也就是大家俗稱的“空天飛機(jī)”的研發(fā)情況，劉志讓表示，空天飛機(jī)確實(shí)能夠帶來航天運(yùn)輸方式的變革，但其最關(guān)鍵的問題還是在動(dòng)力上，而這方面的研制難度很大，要想真正研制空天飛機(jī)，需要國(guó)內(nèi)各方優(yōu)勢(shì)力量聯(lián)合攻關(guān)才能發(fā)展更快。目前，經(jīng)過前期大量探索，航天六院在組合動(dòng)力方面技術(shù)思路逐步聚焦，試驗(yàn)設(shè)施不斷完善，部分技術(shù)已得到充分驗(yàn)證，已形成完整的研制策劃和發(fā)展路線圖。未來，在組合動(dòng)力領(lǐng)域，航天六院期望聯(lián)合國(guó)內(nèi)其他優(yōu)勢(shì)科研力量共同推進(jìn)研究工作。

深空探測(cè)肩負(fù)重要使命

在未來中國(guó)將會(huì)開展的載人登月、火星探測(cè)、空間站建設(shè)等重大工程研究工作中，航天六院也肩負(fù)重要使命。

劉志讓介紹，在空間飛行器動(dòng)力方面，航天六院研制了空間化學(xué)推進(jìn)產(chǎn)品系列：以490N發(fā)動(dòng)機(jī)為代表的高性能衛(wèi)星遠(yuǎn)地點(diǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)，以7500N變推力發(fā)動(dòng)機(jī)為代表的大范圍推力調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)，以2500N發(fā)動(dòng)機(jī)為代表的神舟飛船變軌發(fā)動(dòng)機(jī)，以及各種空間姿態(tài)控制發(fā)動(dòng)機(jī)。航天六院還同步開展了空間電推進(jìn)技術(shù)的研究和攻關(guān)，霍爾電推進(jìn)系統(tǒng)具備工程應(yīng)用條件。

在載人登月、火星探測(cè)等未來航天任務(wù)研究中，航天六院還將研制新的空間發(fā)動(dòng)機(jī)，開展環(huán)境適應(yīng)性研究，滿足月球、火星表面軟著陸及起飛任務(wù)需求；同時(shí)開展低溫推進(jìn)劑在軌貯存技術(shù)研究，力爭(zhēng)實(shí)現(xiàn)高性能液氧液氫發(fā)動(dòng)機(jī)空間長(zhǎng)期駐留和可靠工作。同時(shí)，開展大功率空間電推進(jìn)系統(tǒng)、空間核熱動(dòng)力等新型動(dòng)力的研究，以適應(yīng)火星探測(cè)等深空探測(cè)任務(wù)需求。