速度可達32馬赫！重量堪比10架運20，上九天攬月的國之重器

2020-10-18 巔峰高地

10月12日上午9時，備受矚目的遠望21與22船正式解纜啟航，兩船是我國首型專用火箭運輸船，本航次任務是承運長徵五號大型運載火箭。時隔兩年多我們又將迎來見證歷史的時刻，12月30日是長徵五號遙三火箭復飛的時間窗口。

長徵五號火箭吊裝

就在遠望火箭運輸船啟航前一天航天科技集團又宣布了一項重磅消息，我國5米直徑模塊新一代載人火箭總體技術與工程應用項目，成功通過載人航天工程辦公室驗收評審，該項目將應用於我國新一代載人火箭。

6艘神舟載人飛船14人次航天員成功天地往返，還發射了天宮一號目標飛行器以及天宮二號空間實驗室，我國載人航天工程已經是戰果豐碩。在過去二十年時間裡人們不止一次地發問，中國人的足跡何時可以踏上月球？

登陸月球

新一代載人火箭已經給出答案，該火箭採用3級半CBC構型，由芯一級火箭與兩枚助推器共21臺YF-100K泵後擺液氧煤油發動機構成起飛級，可產生2700噸推力，火箭最大起飛重量約2200噸（相當於10架最大起飛重量的運20），芯二級為2臺YF-100K高空版液氧煤油發動機，芯三級則是3臺YF-75D氫氧發動機，在執行月球軌道任務時入軌速度可達10.9公裡/秒（約32馬赫）。

新一代載人火箭

地月轉移軌道運力大於等於25噸，與之對比長徵五號地月轉移軌道運力為8噸，前者是後者的三倍有餘。

如果用一個詞來形容新一代載人火箭，那就是「悶聲發大財」。它沒有長徵9號的鼎鼎大名，甚至到現在也沒有公布正式官方名稱，但卻是一款為載人登月而生的國之重器。由於該型火箭的載人屬性加上載人航天工程辦公室的大力支持，航天愛好者們就以載人航天工程921代號為之冠名為「921火箭」。

921火箭此前已經亮相航展

921火箭最大意義在於相較於長徵九號，前者使我們載人登月時間提前至少5至8年，因為更切合實際，且不存在動力瓶頸。

採用高壓補燃循環機制的YF-100液氧煤油發動機已經通過長徵六號、七號兩型火箭多次實際發射驗證，兩年前配型921火箭的YF-100K泵後擺液氧煤油發動機首次試車成功，今年年初又完成了300秒長程熱試車，泵後擺改型後的YF-100K發動機重量大大減輕，推力反而提升了10噸達到130噸。

YF-100K泵後擺液氧煤油發動機

除了動力系統，921火箭的箭體關鍵技術攻關也已經進入深水區，今年5月至8月航天科技集團一院火箭公司相繼成功下線5米直徑共底燃料貯箱，以及5米直徑錐底結構貯箱模裝件，這些都是為配套921新一代載人火箭。

與之對比，長徵九號YF-480型500噸級液氧煤油發動機才剛剛完成渦輪泵聯調試驗，距離整機首次點火試車還有一段距離，即便完成點火試車那也是萬裡長徵第一步，後續還有多輪試車考核大關需要通過。配型長徵九號芯二級火箭的220噸級氫氧發動機進展就更為緩慢，該型火箭首次飛行時間設定在2030年。

為長徵九號重型火箭試製的大直徑火箭連接環

即便一切順利依靠長徵九號實施載人登月至少也要等到2035年，這一時間節點顯然不能完成今年年初嫦娥探月總師吳偉仁提出的2030年前後載人登月總目標，很顯然921載人火箭是最佳選擇。

那麼，921火箭25噸地月轉移軌道運力可以滿足載人登月需求嗎？答案是完全可以。

新一代載人飛船直接對標登月任務

我們與大洋彼岸NASA的登月方案可以說是殊途同歸，都將採用兩次發射月球軌道集合方案。上個月在載人航天總體部成立十周年紀念視頻中首次公開了我國新一代重型載人飛船，該飛船研製伊始就是對標載人登月任務，飛船重量23噸，可以搭載3名航天員執行登月任務，能夠實現第二宇宙速度再入返回地球大氣層。

兩發921火箭月球軌道集合載人登月

具體方案是第一發921火箭先將20噸級登月器發射至繞月軌道，然後第二發921火箭將23噸新一代載人飛船發射至繞月軌道，爾後與登月器對接，航天員進入登月器實施載人登月任務。

NASA阿爾忒彌斯載人重返月球工程最初計劃是先發射深空之門月球軌道空間站，爾後分兩次發射獵戶座飛船與登月器與之對接，進而實現載人登月。該工程配套登月火箭是SLS太空發射系統，其地月轉移軌道運力也是25噸，但由于波音公司常年消極怠工SLS火箭已經嚴重超支數十億美元，發射日期也是拖延了至少3年時間，目前還在繼續延期。

獵戶座載人飛船

拖延嚴重的SLS火箭已經嚴重遲滯載人重返月球計劃，因此NASA不得不簡化方案，在首次登月任務中放棄深空之門月球軌道站，改為與我們一模一樣的兩發月球軌道集合方案。

SpaceX公司也想用重型獵鷹火箭支持NASA載人重返月球，但是重型獵鷹火箭地月轉移軌道運力尚不足20噸，存在難以逾越的運力鴻溝。

地月轉移軌道運力25噸的SLS太空發射系統

大洋彼岸不論是國力還是技術實力就現階段而言仍然遠勝於我們，但從歐巴馬時代就已經存在的重返月球計劃為何時至今日沒能成行？甚至出現被我們步步緊追之勢？

明年長徵五號B型火箭首飛載荷就是新一代載人飛船，而配套阿爾忒彌斯工程的獵戶座載人飛船則早在十幾年前就已經啟動研製。

航天科技五院載人總體部公開載人登月器效果圖

載人登月器的研製我們也更有優勢，嫦娥3/4號是人類在21世紀唯二成功軟著陸月球的登月器，截至目前成功率100%，基於機器視覺原理的智能登月系統更是做到了世界領先，在此技術基礎上我們又於去年實質性啟動載人登月器研製工作，而NASA則在今年剛剛啟動。

大洋彼岸沒有著眼長遠的可持續發展規劃是其致命軟肋，其載人重返月球計劃至少已經啟動兩次，但沒有一次能夠真正堅持下來。反觀我們則完全不同，1992年與2004年相繼啟動載人航天工程與嫦娥探月工程，兩大工程都有清晰的三步走任務定位，如今載人登月就是兩大工程在月球表面的大會師。

太空中的神舟載人飛船

發展新一代921載人火箭的同時長徵九號也不會偏廢，後者將作為運力更大的重型火箭執行火星採樣返回任務，以明年為開端十年為期我們將這樣徵戰太陽系：

天宮空間站完成建設並開始常態運營、小行星探測器將在太陽系內展開為期十年的太空流浪之旅、載人登上月球並在那裡建設一座科學考察站、長徵九號發射重型飛船實現火星採樣返回壯舉……

天宮空間站

世界的未來屬於誰，也是一目了然的事情。

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