長征九號全新版本亮相,全箭更高直徑更大了,一體無助推模式運(yùn)力超強(qiáng)
轉(zhuǎn)載自搜狐 科普大世界
長征九號是什么樣的火箭就不用多說了,作為我國目前正在研制的最大型火箭,最為重大的航天項目才用得著它。6月24日,對于喜歡并關(guān)注這款火箭的朋友有一個好消息傳來,而且是個重磅消息——它的設(shè)計方案又進(jìn)行了重大改進(jìn)。

消息來源很可靠,是中國工程院院士龍樂豪在香港參加“航天科學(xué)家團(tuán)隊進(jìn)校園”的活動中宣布的,長征九號的全新版本——一體無助推模式首次亮相,這很可能是長征九號的最終基本型版本。



龍院士是中國運(yùn)載火箭技術(shù)研究院運(yùn)載火箭系列總設(shè)計師,長三甲系列火箭總設(shè)計師,國家月球探測工程副總設(shè)計師,他說出的話基本等同于官宣,而他在講座時使用的PPT中,有一張圖片清晰顯示了長征九號在過去不同時期的方案的改進(jìn)過程,最后面的2021版就是改進(jìn)到目前的最終版本,相對于前面的版本,這一版本幾乎可以說有了脫胎換骨般的變化。

從龍院士的PPT圖案中就能看出,長征九號火箭最早的方案出現(xiàn)在2011年,他稱之為2011版,當(dāng)時長征九號主要有三種構(gòu)型,其中的基本型長103米,直徑約9.5米,采用三級半構(gòu)型(三級火箭加四個助推器),其中芯一級火箭配備4臺YF-130液氧煤油發(fā)動機(jī),每臺助推器配備2臺YF-130液氧煤油發(fā)動機(jī),這樣一級火箭的總推力可達(dá)5873噸;芯二級火箭配備2臺推力220噸的YF-90氫氧發(fā)動機(jī),芯三級火箭則配備4臺25噸的YF-79氫氧發(fā)動機(jī)。

這款火箭的起飛質(zhì)量約4137噸,起飛推力5873噸,近地軌道(LEO)的運(yùn)載能力為140噸,地月轉(zhuǎn)移軌道(LTO)的運(yùn)載能力為50噸,地火轉(zhuǎn)移軌道(MTO)的運(yùn)載能力為44噸。
后來長征九號的版本也進(jìn)行了幾種改型,但主要是發(fā)動機(jī)數(shù)量的增減,構(gòu)型方案上基本沒有什么變化,總推力和運(yùn)力也有所提升。

但2021版的長征九號(龍院士稱之為21版)就不同了,相比于之前的版本,這簡直就是一款新火箭了,我們來數(shù)數(shù)它都是在哪些方面做了改進(jìn)。

1、火箭長度由103米增加到了108米,增加了5米之多,推測主要是新一級火箭增加了長度,以便放置更多的燃料,這使得該火箭聳立時相當(dāng)于一座36層樓的高度,是不是比你居住的樓房還要高不少?

?2、火箭直徑由9.5米增加到10.6米,增加了1.1米,就是說這款火箭直徑又變大了,這樣的直徑已經(jīng)超過了馬斯克SpaceX的星艦(直徑9米)、美國宇航局的SLS太空發(fā)射系統(tǒng)(直徑8.4米)、俄羅斯的葉尼塞火箭(直徑未知,但它主要靠助推器的推力,所以直徑應(yīng)該小于美國的sls)等正在研制的火箭,比美國曾用來登月的土星五號(直徑10米)還多0.6米,只有N1火箭的一級下端比它直徑大點,也堪稱航天史上迄今為止直徑最大的火箭之一了。

火箭的二級直徑也是10.6米,三級為7.5米,但是整流罩又增加到9米,基本上可以根據(jù)需要隨意調(diào)換直徑。

3、取消了捆綁的4個助推器,這是最重大的一項改進(jìn),我國的大推力火箭一般都會有助推器助推,而長征九號這款最大的火箭卻取消了助推器,這是一個很驚人的改進(jìn)。而且雖然4個助推器都取消了,推力卻沒有減少,還一樣是5873噸的推力,這主要得益于新一級火箭發(fā)動機(jī)的重新安排。

4、火箭發(fā)動機(jī)的安排已經(jīng)完全不一樣了,原先的版本安排的是芯一級火箭和4個助推器一共安裝12個YF-130液氧煤油發(fā)動機(jī),現(xiàn)在的版本改為采用多發(fā)并聯(lián)設(shè)計,只使用芯一級火箭,底部安裝16臺YF135液氧煤油發(fā)動機(jī),這樣的設(shè)計推力和原先的版本一樣,都是5873噸,但是省去了4個助推器,構(gòu)型變得簡單,操作系統(tǒng)也會變得簡單,重量也能減輕15噸,發(fā)射效率也會提升。
長征九號的二級和三級火箭的發(fā)動機(jī)也更換了,芯二級火箭由2臺推力220噸的YF-90氫氧發(fā)動機(jī)更換為了4臺推力120噸的120HO氫氧發(fā)動機(jī),推力比原先版本大了40噸,芯三級火箭則由4臺25噸的YF-79氫氧發(fā)動機(jī)換為一臺120HO氫氧發(fā)動機(jī),推力大了20噸。

另外還有燃料箱也進(jìn)行了重新設(shè)計,改進(jìn)設(shè)計后的長征九號的重量有4122噸,相當(dāng)于一艘中型驅(qū)逐艦的重量,或者1000頭大象的重量,這些改進(jìn)使得長征九號的運(yùn)載能力和效率比都得到了提升,近地軌道運(yùn)力由140噸上升到150噸,地月轉(zhuǎn)移軌道運(yùn)力由50噸上升到53噸,地火轉(zhuǎn)移軌道運(yùn)力也在45~50噸之間,新構(gòu)型擁有了更高的運(yùn)載系數(shù)和運(yùn)載效率,用它完成巨型航天器發(fā)射,載人登月和載人登火項目,以及更遠(yuǎn)的深空探測都更輕松了。
總體看來,這款新型長征九號火箭也因為改進(jìn)而變得更為協(xié)調(diào),更為成熟,操作也更為簡單,這種構(gòu)型也和馬斯克的SpaceX公司制造的聲稱用來火星移民的星艦更加相近了。但很顯然我國的長征九號體型更大,推力和運(yùn)力也更大,而且我國大型火箭一般都有捆綁助推器的傳統(tǒng),如果需要運(yùn)送更大型的航天器的話,助推器自然而然就會裝上去了,如果再加上原先輔助設(shè)計的推力達(dá)960噸的4臺助推器,那么長征九號最大型火箭的推力將接近1萬噸,這是不是要牛的沒朋友?。?/p>
不過也有人分析認(rèn)為,我國改進(jìn)后的新型長征九號很可能要走類似馬斯克的獵鷹9號和星艦的可回收的模式上來,畢竟可回收重復(fù)使用的火箭被專家們認(rèn)為是火箭發(fā)射領(lǐng)域的未來趨勢,省錢省時省力。新款長征九號火箭的一級構(gòu)型和星艦的一級構(gòu)型看上去沒什么區(qū)別,只要裝上可回收裝置和系統(tǒng)就能實現(xiàn)回收,畢竟制造這樣巨大的火箭很不容易,更何況它的下面有著16臺發(fā)動機(jī),火箭最值錢的部分都在這里,如果能夠回收重復(fù)利用的話,那么發(fā)射成本將大大降低,而且這樣做還能省去大量制造時間,檢修一遍即可發(fā)射。

?將來長九火箭基本型的二級三級也可以合并為類似星艦的上端部分,也同樣可以回收利用,如果也改造成馬斯克那樣的能乘坐100人的巨型飛船(星艦上段部分),那也就成為我國的星際飛船了,而且它也可以制造得比星艦更加大。

參考資料:
《澎湃新聞》6月24日文章《航天進(jìn)港日記,香港大學(xué)迎來83歲龍樂豪院士,秒變追星現(xiàn)場》