晨陽 馬俊

近年來隨著探月熱潮的興起，載人登月和深空探測必需的重型火箭受到越來越多的關(guān)注。按照公認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn),近地軌道運載能力在50噸以上的運載火箭才算是重型火箭，但想要打造這種集成了當(dāng)前最先進航天技術(shù)的“大國重器”，實在不容易。

美國兩大超級火箭爭雄

幾經(jīng)拖延之后，為美國“阿爾忒彌斯”載人登月計劃量身打造的“太空發(fā)射系統(tǒng)（SLS）”重型火箭終于站上了發(fā)射臺（右圖）。英國廣播公司稱，“美國史上最大、最貴和拖延最久的超級火箭”即將于4月3日進彼正式發(fā)射前最關(guān)鍵的“濕裝彩排”。

目前SLS火箭與“獵戶座”新型探月飛船的組合體已經(jīng)在發(fā)射塔上準(zhǔn)備完畢。報道稱，SLS堪稱龐然大物，其高度接近100米，它的推力比冷戰(zhàn)時期，“阿波羅”登月計劃使用的“土星號”重型火箭還要大出15%,足以將95噸載荷送入近地軌道。升級型號可將近地軌道運載能力提升到130噸。

按照美國航空航天局（NASA）的規(guī)劃，在4月3日的試中，將演練全套發(fā)射流程，包括實際加注推進劑，直到點火升空前約10秒時才叫停。假設(shè)一切進展順利，NASA最早將在今年5月進行SLS火箭的首次發(fā)射。它將“獵戶座”飛船送到距離地球45萬公里的月球軌道，飛船繞過月球背面后返回地球，在加州附近的太平洋海域降落。

但SLS火箭正面臨著巨大的爭議。負(fù)責(zé)審計NASA項目的美國監(jiān)察長辦公室提交的評估稱，SLS火箭的平均發(fā)射成本高達驚人的40億美元，以至于該報告將SLS項目描述為“不可持續(xù)”。

NASA準(zhǔn)備測試SLS火箭之際，更大的重型火箭也已豎立在發(fā)射架上。這就是美國太空探索技術(shù)公司（SpaceX）公司）的“星船”。后者由兩部分蟲成：被稱為“超重型火箭”的一級助推器和“星船”的上面級航天器，它們合體后的高度達到創(chuàng)紀(jì)錄的118米。

按照SpaceX公司的規(guī)劃，未來“星船”同樣用于登陸月球和火星?！靶谴苯M合體最大推力達到驚人的7500噸，可以輕易將超過100噸的載荷送入近地軌道?！俺匦突鸺迸c“星船”都被設(shè)計成完全可重復(fù)使用，SpaceX公司CEO馬斯克宣稱，未來兩三年內(nèi)，“星船”的發(fā)射成本將降到1000萬美元之內(nèi)。

美國“太空”網(wǎng)站稱，馬斯克近日透露，“星船”最快將在5月進行首次太空測試，其飛行高度將超過100公里并繞地球一圈，然后降落在夏威夷考艾島附近的太平洋。

除了“星船”外,SpaceX公司此前發(fā)射的“獵鷹重型”火箭是現(xiàn)役運力最大的運載火箭，它能將約64噸的有效載荷送入太空。但SpaceX公司已確定該火箭并不承擔(dān)載人飛行任務(wù)。

接受《環(huán)球時報》記者采訪的專家表示，從技術(shù)成熟度看，目前SLS火箭更勝一籌。它大量采用航天飛機的成熟技術(shù)，在可靠性上已經(jīng)得到過驗證。因此SLS火箭只需要完成一次無人驗證發(fā)射，就將搭載航天員實際推進“阿爾忒彌斯”載人登月項目。而“星船”項目目前的完成度很低，即便首次太空發(fā)射取得成功，但還不代表它能很快投入使用。馬斯克表示，目前“星船”還在不斷更新設(shè)計，尚沒有最終定型?！?/p>

俄羅斯重型火箭仍在規(guī)劃中

蘇聯(lián)曾與美國在太空探索領(lǐng)域激烈競爭數(shù)十年，作為蘇聯(lián)航天遺產(chǎn)的主要繼承人，俄羅斯先后提出多型重型火箭設(shè)計。但就當(dāng)前進度來說，它們基本處于規(guī)劃狀態(tài)。

20世紀(jì)70年代，蘇聯(lián)為與美國競爭載人登月，曾研制出N1重型運載火箭，但連續(xù)4次發(fā)射失敗后被迫放棄。1987年，蘇聯(lián)首次成功發(fā)射用于搭載“暴風(fēng)雪”航天*機的“能源”號重型火箭，它的近地軌道運載能力達到100噸。但隨著蘇聯(lián)解體與“暴風(fēng)雪”航天飛機項目的下馬，“能源”號重型火箭退出了歷史舞臺。

俄羅斯在相當(dāng)長時間里都只能依靠蘇聯(lián)時代的“聯(lián)盟”號和“質(zhì)子”號運載火箭維持航天發(fā)射。從1994年開始，俄羅斯赫魯尼切夫國家航天研究和生產(chǎn)中心提出僖用清潔能源的“安加拉”火箭項目，該系列火箭包括“輕”“中”“重”三個級別，其中2005年“美俄蜜月期”提出的“安加拉-100”火箭推力最大，其近地軌道運送能力超過100噸，足以滿足時任美國總統(tǒng)布什建議的載人登月“太空探索愿景”的需求但因為種種原因，“安加拉”火箭進展緩慢，俄羅斯已經(jīng)放棄該系列重型火箭的規(guī)劃，轉(zhuǎn)而優(yōu)先確保用“安加拉-A5”大型火箭執(zhí)行載人航天任務(wù)。

2009年俄羅斯開始研制“羅斯”系列運載火箭，計劃于2015年投入使用，在位于遠(yuǎn)東的東方發(fā)射場執(zhí)行載人和貨運飛船的發(fā)射任務(wù)。根據(jù)型號不同，“羅斯"”可將166噸至50噸有效載荷送到近地軌道。但2011年，俄羅斯政府宣布停止該火箭的研制。

2016年，俄羅斯提出了另一種重型火箭設(shè)計"葉尼塞”火箭。它成為俄羅斯載人登月和興建月球基地的關(guān)鍵運載工具，其近地軌道運載能力不小于80噸，后續(xù)型號可提升至100噸，月球軌道運輸能力至少為20噸，以滿足2030年將俄羅斯下一代“雄鷹”號載人飛船（20噸）送入月球軌道的需求。俄羅斯還計劃在它的基礎(chǔ)上研制“頓河”重型火箭，其近地軌道運載能力達到130噸，可用于發(fā)射俄羅斯的月球基地模塊。然而由于整個項目花費過大、沒有考慮應(yīng)用可重復(fù)使用等最新航天技術(shù)等原因，2021年俄羅斯宣布暫停“葉尼塞”重型火箭的技術(shù)設(shè)計工作。俄羅斯的載人登月項目可能改由多枚“安加拉-A5”大型火箭聯(lián)合執(zhí)行。它們將通過多次發(fā)射，分別將載人飛船、月球著陸系統(tǒng)及空間拖船送入近地軌道，進行在軌對接后再實施登月?！?/p>

中國重型火箭正處于研制階段

中國長征五號系列大型運載火箭成功發(fā)射后，外界極為關(guān)注“中國用于深空探測的重型火箭項目”。

美國“太空”網(wǎng)站稱，當(dāng)前中國近地軌道運載能力最強的火箭是長征五號系列火箭，近地軌道運載能力達到25噸。報道稱，中國從2018年開始提出近地軌道運載能力高達140噸的長征九號重型火箭，預(yù)計將在2028年前后首發(fā)。外媒還猜測，長征九號重型火箭芯級直徑為10米，高度將超過103米，起飛推力超過4000噸。此外，它還將采取可重復(fù)使用的火箭技術(shù)以降低發(fā)射成本。

根據(jù)公開報道，2021年中國探月工程首任總指揮欒恩杰在接受采訪時證實，中國百噸級重型運載火箭的論證階段已基本完成，進入立項后續(xù)階段，重型火箭的研究工作有望在“十四五”期間展開，以滿足中國航天走向更深遠(yuǎn)太空的需求。

中國科學(xué)院院士,中國航天科技集團一院音席總設(shè)計師姜杰在今年兩會期間接受《環(huán)球時報》記者采訪時也透露，我國具有跨代意義的重型運載火箭正處于研制中，研制過程需要八到十年時間。這款重型運載火箭能跨越式提升我國進入和利用太空的能力，它的近地軌道運載能力達百噸級，地月轉(zhuǎn)移軌道運載能力為50噸級，其任務(wù)覆蓋面廣、適應(yīng)性強，既可用于空間艙段、空間電站等近地軌道大規(guī)模發(fā)射任務(wù)，也可用于載人登月、載人火星/小行星探測、太陽系邊際探測等深空探測任務(wù)。這款火箭將使我國空間活動進入全新的大規(guī)模探測階段，保障我國在宇宙探索和太空開發(fā)中的優(yōu)勢地位?！?/p>