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大量关键技术已攻克，长征九号火箭却迟迟不立项，到底在等什么？

时间：2024-11-01 05:42:43 来源：Booth Wesley网

“长征九号”是大量到底我国计划研制的一款面向未来我国深空探测任务的重型运载火箭。如果它能够研制成功，关键我国将成为与美国同一级别的技术航天强国。早期的已攻长征九号运载火箭设计方案奇怪的是，这么多年来，克长我国的征号长征九号重型运载火箭一直是“只打雷，不下雨” 。火箭有人说是却迟因为我国的工业水平还不够，所以难以把它造出来。立项然而，大量到底事实并非如此，关键而是技术另有隐情！长征九号重型运载火箭需要的已攻大量关键技术我国均已攻克。运载火箭由1级以上组成，克长其中一级由位于底部的征号火箭发动机、承力结构、燃料储箱、贮箱整体过渡环、结构件、管线及控制系统等零部件组成，若有二级、三级，也同样包含这些结构，此外火箭上下级、芯级与助推器还有分离机构。位于火箭顶部的是载荷舱，通常采用柔性分离机构与火箭芯级连接。据了解，我国正在研制的长征九号重型运载火箭是一款三级运载火箭，其主要关键技术包括推力更大的一级、二级、三级火箭发动机，直径达10米级的箭体结构和贮箱，高可靠性系统设计等等。这其中，技术难度最大的当属火箭发动机，其次是10米级贮箱。长征九号重型运载火箭10米级贮箱据《中新网》报道，2018年4月24日是第三个“中国航天日”，中国官方当天发布的宣传片透露，中国重型运载火箭长征九号关键技术攻关已全面启动，将为实现更大、更远的宇宙探索和空间利用的梦想提供新动力。如今5年多过去了，回过头来看，我国的长征九号重型运载火箭已取得大量技术突破。其中，技术难度最大的火箭发动机已接近成功。据了解，早期我国论证的长征九号运载火箭总体方案是一级采用海平面推力达5000千牛的YF130高压补燃液氧煤油发动机，二级采用推力达2200千牛的YF90高压补燃氢氧火箭发动机，三级采用推力达250千牛的YF79膨胀循环氢氧火箭发动机。从技术参数来看，这三款火箭发动机都是所在细分领域的佼佼者，研制难度很大，但如今这三款火箭发动机均已取得重大技术进展。另据央媒报道，2022年11月5日，YF130首次整机试车取得圆满成功；2022年11月16日，YF79首次整机试车取得圆满成功；2023年2月2日，YF-90在北京101所进行了第二次半系统试验取得圆满成功。某论文中透露的YF130设计方案上述重大进展说明，我国为早期长征九号运载火箭配套的三款世界级先进火箭发动机已接近研制成功，接下来无非就是多多测试，继续改进、完善技术细节，直至全面达到设计指标。此外，据央媒报道，2023年3月2日，中国运载火箭技术研究院发布的消息称我国已研制出直径10米级的运载火箭贮箱。“外国人能做到的，我们也能做到；外国人做不到的，我们还能做到！”，中南大学轻合金研究院副教授何海林在接受记者采访时表示：”经过200余次试验、1000多个日夜不懈的攻关，团队采用全流程新工艺，在全球范围内首次制备出最大直径10米级高性能铝合金火箭贮箱整体过渡环，性能远超美国宇航标准，树立了我国航天环形构件成形制造技术的“新标杆”。10米级贮箱整体过渡环连技术难度最大的发动机和10米级火箭贮箱都已经取得重大技术突破，那么造出其他难度更小的零部件就更不是问题，一旦下达研制指令，造出长征九号重型运载火箭就只是时间问题。为何我国航天决策部门却迟迟不立项研制长征九号重型运载火箭？虽然长征九号所需的大量关键技术均已取得技术突破，但长征九号仍然不具备立项条件，主要是2方面原因造成的：1 、参照长征五号研制过程，长征九号距离立项节点仍有一步之遥。资料显示，长征五号运载火箭是在为它配套的发动机初样均完成首次整机试车的前提下才立项开始研制。目前我国为长征九号重型运载火箭配套的三款火箭发动机仅一级和三级的发动机完成整机试车，二级发动机YF90仍未进行整机试车。按照惯例，起码要等YF90完成整机试车，我国才有可能正式立项研制长征九号重型运载火箭。新版长征九号重型运载火箭初步设计方案2 、因可重复使用火箭大获成功，长征九号研制过程中遭遇重大技术路线争议。自从Space X公司研制的猎鹰9号可重复使用火箭在降低发射成本方面大获成功之后。一向精打细算的中国航天部门自然不会放过这个技术路线。长征九号重型运载火箭起飞重量达到4000吨级，造价绝对是非常高的，如果只是一次性使用，那么每次发射“烧掉的钱”将是一笔天文数字。据报道，我国山东号航空母舰造价也就200亿元左右。而美国NASA主导研制的SLS重型运载火箭每次发射成本高达40亿美元，相当于280亿元。以德尔塔大型运载火箭和SLS重型运载火箭为例，后者的价格是前者的10倍以上。虽然我国的工业产品成本优势巨大，但长征五号每次发射成本也超过6亿，那么据此估算，长征九号的发射成本将高达60亿元以上，价格也仍然高得吓人。资料显示，火箭发射成本中，推进剂成本占比通常不超过5% ，如果能够重复使用20次，那么每次发射成本将不超过6亿，重复使用次数超过30次之后，每次发射成本费用将降至5亿左右甚至更低。届时我国用长征九号运载火箭发射近地轨道载荷的成本将低于3600元/公斤，花费同样的成本，我国可以将10倍以上的载荷发射到近地轨道。正是因为看到可重复使用火箭在发射成本方面的巨大优势，我国航天部门才考虑改变长征九号重型运载火箭的总体技术方案，越来越倾向于效仿Space X公司，研制中国版“星舰”。2021年12月，中国航天科技集团六院对外公布的“八年九机”计划就包括一款中国版“猛禽”全流量液氧甲烷火箭发动机。2022年珠海航展，最新版长征九号运载火箭模型酷似中国版“星舰” 。我国正在研制的海平面推力达200吨级的全流量液氧甲烷火箭发动机种种迹象表明，对于长征九号重型运载火箭的总体方案，我国航天决策部门似乎越来越倾向于采用可重复使用设计。目前，长征九号运载火箭的总体技术路线存在“土星五号”运载火箭和“N1”运载火箭2条技术路线争议。前者的一级或助推器采用大推力发动机以提升可靠性，后者的一级则采用“堆发动机”以降低发动机研制难度，但可靠性较低，“星舰”能否通过“推力冗余”来弥补这一缺陷仍有待观察。“星舰”性能强大，但仍处于试错阶段，长征九号重型运载火箭未必会全面效仿。从Space X公司公布的数据来看，“星舰”的起飞重量和运力都打破了世界纪录，性能十分强大。然而，现在它的技术路线能否成功仍有待观察，目前“星舰”也仍然处于“试错阶段”，而且试错成本高昂，马斯克本人公开表示，“星舰”首次发射成本高达30亿美元。上世纪60年代，美苏军备竞赛，苏联为了实现载人登月，采用了“堆发动机”的技术路线，造出了一级多达30台火箭发动机的N1重型运载火箭，结果屡射屡败。从概率学角度来看，一级的发动机数量越多，火箭可靠性就越差。虽然可以通过“推力冗余”设计来弥补太多发动机可能会有几台出故障的不足，但太多发动机又会带来新的麻烦问题。如何同时启动，克服共振，克服高分贝声波带来的结构破坏效应等问题都需要深入研究验证，能否攻克这些难题仍有待观察。屡射屡败的N1重型运载火箭目前基本可以确定的是，长征九号重型运载火箭将采纳“星舰”的可重复使用设计，但未必会效仿它采用“一级堆33台发动机”的设计，今后若“星舰”证明“堆发动机”这一技术路线不适用于起飞推力超5000吨的重型运载火箭，我国随时可能会将长征九号的一级发动机换回YF130或YF135，但增加发动机的可重复使用功能。当然，我国航天部门现在是两边“下注”我国也在为研制中国版“星舰”做准备，主要策略是先掌握最为关键的发动机技术。一方面是在起飞重量超过2100吨的长征十号先行采用可重复使用设计，另一方面是重点研制中国版“星舰”主发动机，即中国版“猛禽”火箭发动机。只要先把两种技术路线所需的发动机先造出来，最终不论美国通过试错证明“星舰”技术路线是否优于现有技术路线，我国都可以利用已有的发动机技术快速跟进，省去高昂的试错成本。#我要上头条#

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