长征九号偏官Saturn五号 猎鹰火箭方枘圆凿

日期:2019-09-25编辑作者:军事要问

  出品:科普中国

自1956开始,我国探月工程开始实施起,已经成功研制并发射长征5号、6号、7号、11号运载火箭,长征系列运载火箭的成功发射是中国科技进步的里程碑,也是世界文明迈出的一大步。2016年我国对于长征九号重型火箭的研制已经正式批复立项,预计在2028年左右在文昌航天发射场发射。

摘要: 美媒称,中国正在研制新一代重型运载火箭长征九号,旨在将中国航天员送往月球和更远的深空,这将令美国太空探索技术公司(SpaceX)的“猎鹰重型”运载火箭相形见绌。美媒称,中国正在研制新一代重型运载火箭长征九号,旨在将中国航天员送往月球和更远的深空,这将令美国太空探索技术公司(SpaceX)的“猎鹰重型”运载火箭相形见绌。据美国《大众机械》月刊网站3月20日援引美国《航空周刊》报道,当中国准备在本世纪30年代初执行探月任务时,这种运载火箭将能够把50吨人员和货物送往月球。报道称,长征九号的下一步研制工作是完成一款火箭发动机验证机,中国称之为工程样机。可能在今年年底前完成的这款火箭发动机样机设计通过燃烧煤油来产生480吨推力。据报道,负责研制这款火箭发动机的中国运载火箭技术研究院(AAPT)已经制造出了它所使用的大型涡轮泵,设计使用液氢燃料的二级和三级发动机也在研制之中。报道称,长征九号是中国迄今为止规模最大且野心最大的运载火箭计划。中国航天业界的一名高级官员说,长征九号的总起飞推力与将美国航空航天局(NASA)宇航员送上月球的土星五号火箭的推力相近。SpaceX公司的“猎鹰重型”运载火箭能够将63吨载荷送入近地轨道。而长征九号的近地轨道运载能力大于百吨。报道称,一段时间以来,中国的探月工程一直在朝着载人登月的方向不断迈进。2007年,长征三号甲运载火箭将嫦娥一号探测器送入月球轨道,后者在月球轨道中停留至2009年。2013年,嫦娥三号探测器携带玉兔号月球车在月球表面着陆。嫦娥五号将是一个重约8吨的航天器,被设计用于在月球表面着陆,在月球上采集约6磅重的石块,然后返回地球。长征九号可以用于将中国航天员送往月球,这一任务仍处于初步规划阶段。同样处于初步规划阶段的无人火星探测器将在采集火星土壤样本后返回地球。报道称,长征九号的研制工作正在进行之中,其设计方案也在不断更新和修改,不过其最终目标是打造出一款比肩土星五号并将中国人送上月球的火箭。

  作者:赵清建

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  监制:光明网科普事业部

据美国《大众机械》月刊网站3月20日援引美国《航空周刊》报道:中国正在研制新一代重型运载火箭长征九号,这种运载火箭将能够把50吨人员和货物送往月球和更远的深空,在长征九号重型火箭面前美国太空探索技术公司(SpaceX)的“猎鹰重型”运载火箭也显得相形见绌。据外媒报道称:长征九号的近地轨道运载能力大于百吨,要远远高于猎鹰火箭63吨的运载能力,同时,长征九号是我国迄今为止规模最大且野心最大的运载火箭计划,旨在将更多的人送往外太空。

  近日,北京蓝箭空间科技有限公司(以下简称“蓝箭航天”)宣布其自主研发的中型液氧甲烷运载火箭朱雀二号已经于今年六月完成全系统设计工作,计划于2019年完成全部地面试验,2020年首飞。

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  朱雀二号是一款怎样的民营火箭?

从2016年开始我国就已经有明确的目标,重型运载火箭工程已经启动实施,计划用3至5年的时间研制无毒无污染中型运载火箭,在技术上面,突破重型运载火箭总体、大推力液氧煤油发动机、氢氧发动机等关键技术,在未来,这些技术将会一一实现。预计在10年左右完成10米直径大箭体结构的攻关,实现低轨运载能力从25吨级到100吨级的提升。

  蓝箭航天宣称,朱雀二号液体运载火箭将是中国民营商业火箭领域第一款中型火箭,对标世界民营火箭公司研发的产品,朱雀二号的运载能力将达到世界第三,全国第一。那么,朱雀二号性能究竟如何?

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自2004年,正式开启“嫦娥工程”开始,从2007年的“嫦娥一号”成功发射升空,完成各项使命之后,到2010年“嫦娥二号”的顺利发射,以及后面“嫦娥五号”完成任务,返回地球的圆满成功,我国探月工程已经迈出了一大步,现在,长征九号可以用于将中国航天员送往月球,完成在月球上面采集火星土壤样本并返回地球的任务。

  朱雀二号效果图

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  朱雀二号基本型为两级液体运载火箭,直径3.35m,全长48.8m,总重216吨,起飞总推力268吨,500km高度太阳同步轨道运力2吨,200km近地轨道运力4吨,可以将两辆大型SUV轿车同时送入太空。

长征九号重型运载火箭的运力和美国土星五号火箭大致相当,可以满足未来载人登月、火星探测和更远的深空探测的需求。

  以朱雀二号为基础型,经过简单组合即可形成拓展型,顶部加一级构成三级火箭朱雀二号甲,近地轨道运力6t,可执行中高轨卫星和地球同步轨道有效载荷发射任务;捆绑两个一子级构成朱雀二号乙,运力接近美国SpaceX公司的猎鹰九号,执行载人发射和货运飞船等发射任务;捆绑四个一子级构成朱雀二号丙,运力超过猎鹰9号,可执行空间站、深空探测和登月等发射任务。

下面带大家一起了解一下美国土星五号火箭:

  朱雀二号为何要做成中型火箭?

土星5号运载火箭(Saturn V),又译农神五号,亦称为月球火箭,是美国国家航空航天局(NASA)在阿波罗计划和天空实验室计划两项太空计划中使用的多级可抛式液体燃料火箭。在1967年-1973年间共发射了13枚"土星5号"运载火箭,它们保持着完美的发射记录。共有9枚"土星5号"运载火箭将载人的"阿波罗"号宇宙飞船送上月球轨道。土星5号"运载火箭的生产线于1970年关闭。土星5号"的最后一次发射是在1973年,这次发射将"天空实验室"空间站送入了近地轨道。续任者太空发射系统(SLS系统),号称史上最强运载火箭系统。

  目前,卫星制造、卫星应用出现了井喷式发展,但真正上天入轨的卫星仍远远跟不上地面的卫星规划及市场需求,核心原因在于运载火箭的总体运力距离卫星发射需求尚有较大距离。在SpaceX以大型火箭成功占得市场先机、Rocket Lab、Vector等小型火箭对市场进行有效补充的同时,适合进行微纳卫星组网、中小卫星组网及补网的中型火箭拥有了明显的市场机会。

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土星5号的设计起源于V-2火箭和木星系列火箭。由于木星系列火箭的成功,新一代的土星系列火箭开始出现。首先是土星1号和1B号,最终是土星5号。土星5号的最终设计有若干个关键特征。工程师们认为,最多好的发动机使用F-1火箭发动机配合新型的称为J-2火箭发动机的液氢推进系统,这可以使土星C-5的配置达到最优。

  朱雀二号火箭发动机试车试验

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  截至今年年中,我国现有的各型运载火箭,共发射278次,其中LEO运力在1.5吨到4吨的中型运载火箭发射次数最多,占比51%,国外各型运载火箭,共发射了4200余次,其中中型运载火箭共发射约2500次,占比约60%。世界各国中型运载火箭的需求量是最大的。

最后插播一条新消息,2020年我国将发射第一枚火星探测器,一起期待吧!

  中型液体运载火箭是火箭发射市场的紧缺产品,而一台环保、高性价比、大推力的火箭发动机则更是决定了运载火箭在市场中的竞争力。未来,具备中型火箭研制能力的企业才能在以中低轨卫星发射需求为主流的商业发射市场中占有一席之地。

  朱雀二号发动机推力有何玄机?

  朱雀二号液氧甲烷运载火箭两级箭体的舱段结构、贮箱前后椭球底、一二级发动机、一二级控制系统均采用同一设计状态,比传统火箭减少50%的产品种类。全箭共3台一体化单机,并集控制、测量、安控、供配电、时序控制于一体,降低全箭电气成本80%。在发射方面,朱雀二号运用的无塔架自动发射系统大幅度提升发射效率,可将发射准备时间缩短到7天,进发射场人数不超过20人。

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  朱雀二号火箭发动机效果图

  目前,俄罗斯的联盟号,美国的德尔塔2,宇宙神2,中国的长征2/3/4系列,欧洲的阿里安4,以及著名的猎鹰9,这些世界范围内发射数量最大,市场占有率最高的火箭其发动机推力,均位于60-100吨这个区间。处于这个推力区间的发动机,向下可以覆盖单发动机的小型火箭,向上可以覆盖中型火箭,大型火箭,极限可以用于类似猎鹰9的27台并联的重型火箭。商业价值最大、研制难度适中,投入产出比高。在发动机推力上,蓝箭选择了“80+10”的最优技术路线。其中80吨发动机通用于火箭一级和二级,10吨级发动机通用于二级游机和三级”。通过两型发动机的并联组合,就可以覆盖从小型、中型到大型,甚至重型的全甲烷火箭家族。

  在发动机推进剂方面,朱雀二号没有选择目前世界上液体发动机常用的液氧煤油推进剂,而是直接选择了和SpaceX、蓝色起源正在研究的下一代发动机相同的甲烷燃料。甲烷具有低成本、易获取,纯度高、比冲性能高,发动机试车后无需清洗等优点,可以重复使用20次以上,是商业火箭的理想推进剂。该发动机地面型海平面推力67吨,地面型真空推力76吨;真空型真空推力80吨。

  目前,该款发动机已完成全部设计工作,推力室、喷管、涡轮泵、阀门等核心部件已全部铺开生产。下半年将陆续进行80吨液氧甲烷火箭发动机燃气发生器试车、推力室挤压试车、燃气发生器与涡轮泵联试等试验,并于今年年底进行全系统试车。

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