長徵八號火箭是幹啥的?

2021-01-14 騰訊網

在討論長徵8號前,先回顧下中國現有的主力長徵火箭家族歷史,講講它的必要性。下圖中綠色的部分是現役火箭。

可以明顯看出,中國這些年來主要由長徵2、3、4三個系列扛大梁,它們在前些年能夠承擔起我國航天發展的主要發射需求,其中,

a.長徵2C/D主攻小型載荷,一般是1-3噸級,可發低軌、極地軌道、太陽同步軌道,幾百千米高

長徵2F頂部的逃逸塔使它成為最好認的長徵火箭

b.長徵2F是我國載人航天專用火箭,唯一帶逃逸塔的,所有的神舟和天宮都由它發,軌道一般400千米高,最高到8.6噸運力,也是最安全的火箭

c.長徵3A/B/C則是高軌專用,20000-36000千米乃至到月球,我國的北鬥、各路通訊衛星、乃至嫦娥工程,都是它來的。能力強、成功率高,王牌火箭家族

d.長徵4B/C與長徵2C/D略有重合,畢竟是兩個單位(北京VS上海)做的、有某種競爭關係,它們一般針對太陽同步軌道,運力2-3噸。其實並不強大。。。

上述它們總體上存在一些巨大的不足:

a.近地軌道的大型任務(>10噸),發不了。例如大型空間實驗室/空間站,搞不定。

b.極地/太陽同步軌道的大型任務(>4噸),發不了。例如大型雷達遙感衛星,搞不定。

c.高軌和深空的大型任務(超過嫦娥水平的),發不了。

d.燃料太落後,還是四氧化二氮和偏二甲肼,技術落後的年代選擇相對簡單的技術(常溫燃料、接觸即燃、發揮穩定、成功率高)、忽略它的缺點(劇毒危險、價格昂貴、性能一般),也沒辦法

e.一次性火箭,成本太高,還由於我國的傳統內陸發射場落區問題,殘骸砸中花花草草了很不好

f.沒有低成本適合商業航天發射的火箭

現在要想成為航天大國,這些不足就必須要克服了,必然要淘汰全系列長徵2、3、4或至少大部分才行,需要將它們替代。於是在近些年我國又有了四型火箭,長徵5、6、7、11。它們首先有個共同點:基本更新燃料為液氧液氫、液氧煤油、固體燃料等,問題d不存在了。具體而言它們的分別定位是,

長徵5號

1.長徵5號是我國現役最強火箭,可以完美解決a問題,近地軌道運力達到25噸。也可以大幅改善c問題,至少大型載荷(6-8噸)送火星都可以,大國重器

2.長徵7號系列是未來絕對主力火箭,可基本解決abcd需求,國之棟梁

長徵6號(長徵11號固體燃料)

3.長徵6號和11號都是小型近地軌道專用火箭,價格便宜、適合商業發射,前者是液體燃料(升級版可能改)、後者是純固體燃料,互相補充。部分解決f問題(僅小型載荷)

4.文昌火箭發射場投入使用,很好解決了殘骸落區問題(e問題)

表面上看,再加上一個未來星辰大海的長徵9號(已在研發中),完成近地軌道運力150噸級運力,中國火箭家族就完整了。但目前,還有幾個問題依然存在,

1.長徵5號和7號實在太貴了,不能叫做適合商業發射、多次規模發射選項,除非把它們的發射能力利用到極致,否則挺浪費。省點錢幹啥不好

2.長徵6號和11號無論怎麼改,都很難在短期扛起重任彌補之間的距離

3.模塊化、適應多任務需求的多功能火箭不足

例如,一個很現實的需求就是,假如有4-5噸級別的極地軌道、太陽同步軌道任務需要發射,用哪個火箭都不合適:用長5、7殺雞用牛刀太貴了,長2、4、6、11根本發不了或壓力極大,由於發射場設施配置長3也不能到處跑(西昌火箭發射中心「釘子戶」)、且它也貴。但這些軌道非常重要,尤其是各種遙感、偵察、資源勘探、氣象衛星,火箭就直接限制了衛星載荷的設計空間,尤其是耽誤農民伯伯們時刻了解農業狀況啊。

與此同時,國際上又出現了一些新情況,最大的鯰魚就是SpaceX家可復用火箭獵鷹系列,倚仗可復用、規模化量產,成本極其低廉,以至於血洗了國際商業航天發射市場,美國傳統的聯合發射同盟不斷有火箭被逼退役,著名的德爾塔家族被逼的只剩德爾塔-4重型了,而且目前形勢岌岌可危。搞可復用火箭,也成為大家的共識。

顯然,長徵8號就是專門用來解決上述問題的,而且性價比奇高,目標是把這些問題集中解決。它的特點主要有,

1.取長補短,模塊化設計理念。火箭芯一級用長7方案,二級採用長3王牌火箭方案

2.完全拋棄落後燃料

3.任務的核心是長2、4、6、11做不到,但是用長5、7又浪費的中型載荷的近地軌道、極地軌道、太陽同步軌道任務,具體說來就是8噸以內低軌、5噸以內極地/太陽同步軌道任務。同時,有能力發射小型2-3噸級別的高軌任務,給長3系列做補充。萬金油!

4.將會是中國首個實現火箭一級回收技術的火箭,它要帶著助推一起回來,難度很大!這是最大的亮點!不過回收火箭不是一朝一夕能夠成功的,SpaceX也是在無數爆炸中才換來了成功,我國2020年首飛的應該是不能回收版本,隨後逐漸技術迭代實現回收

5.由於這是一個用了可復用回收技術、模塊化快速組裝、定位於中型載荷的火箭,也意味著它將定位於商業發射,相當於中國的獵鷹9號,但戰略意義顯然超過了戰術意義。它將作為我國火箭回收技術的試驗田,技術成熟後會不斷應用在新型火箭上。

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