大推力科技結晶-重型運載火箭

2021-02-15 軍武次位面


▲SpaceX公司325米高空火箭垂直起降實驗

作為掌握軌道技術的幾大國家之一,我們經常拿中國的重型運載火箭去和美國的火箭去對比,直到有一天這張圖誕生了:

好吧。。。。。。不過這麼比也不太合適,畢竟土星五號是作為登月的超重型火箭,而長徵3號乙只是重型運載火箭,還是要和類似的重載火箭對比合適。所以:

。。。。。。這不感覺一樣嗎!

雖說圖中對比的是長徵2號F載人火箭,但實際上長徵2號F和長徵3號乙的大小几乎完全一樣,直徑均為3.35米,助推數量也都是四個,長徵2號F由於逃逸塔的原因還略微比長徵3號乙高一些。先不用提性能,中國的重載火箭在氣勢上就輸了。事實上因為中國起步較晚,且沒有外國技術支持,中國在重型運載火箭方面的確和其餘擁有重載火箭的國家比有差距。

說到重載火箭的始祖,毫無疑問是土星五號。NASA為了完成甘迺迪在十年內登月的豪言,花費重金打造了世界上最大的火箭,土星五號也因此創造了許多迄今未被打破的火箭紀錄。其最大近地軌道載荷達到了118噸,這意味著按照質量計算,土星五號三次發射送入近地軌道的載荷就能接近國際空間站總質量。

當然如此威武霸氣的火箭所付出的代價也很大,龐大的土星五號只有最上層渺小的指令艙得以返回地面,且一臺F-1主引擎每分鐘要消耗15.471噸燃料和24.811噸液氧,而土星五號的第一級有五臺這樣的大推力引擎,其每次發射的花費可想而知。


▲由洲際彈道飛彈改造而來的泰坦火箭


土星五號隨著登月計劃的結束而終結,重載火箭的任務被移交給泰坦火箭和太空梭。這其中,泰坦火箭主要負責發射深空探測器,而太空梭則主要負責發射人造衛星。雖說太空梭的運載量遠不如土星五號,但是其可回收的軌道器和兩臺固體助推火箭讓太空梭每次運送的花費要遠低於土星五號。直到其退役,五架太空梭總共進行了135次任務,運人的同時又能運貨,太空梭可謂效率極高。按照NASA的原話,太空梭把原來是新聞的宇宙旅行變成了家常便飯。

發展至今日,擁有重載火箭軌道技術的國家也只有五個,分別是中國,美國,俄羅斯,日本及歐洲宇航局。其實如果按照國家宣稱的話,印度的GSLV也算重載火箭,只是先不說其遠低於重載火箭的荷載(僅能攜帶5噸進入近地軌道),8次發射5次失敗的記錄如何讓其成為可用的火箭?

中國重載火箭:

長徵3號乙型重載火箭,近地軌道最大載荷12噸,地球同步轉移軌道最大載荷5.5噸。

蘇聯/俄羅斯重載火箭:

質子-M重載火箭,近地軌道最大載荷22噸,地球同步轉移軌道最大載荷6.7噸。質子系列火箭一直因為使用劇毒的四氧化二氮和聯氨來當氧化劑和燃料而飽受爭議,俄羅斯也因此計劃用安加拉火箭完全替代質子火箭。

天頂系列重載火箭,近地軌道最大載荷13.74噸,地球同步轉移軌道最大載荷5.2噸。天頂火箭雖性能上不及質子-M,但其使用無毒的液氧與煤油組合,且可以海上發射。

日本重載火箭:

H-IIA型重載火箭,近地軌道最大載荷15噸,地球同步轉移軌道最大載荷6噸。

H-IIB型重載火箭,近地軌道最大載荷19噸,地球同步轉移軌道最大載荷8噸。

歐洲宇航局重載火箭:

阿麗亞娜5型重載火箭,近地軌道最大載荷20噸,地球同步轉移軌道最大載荷10.5噸。

美國重載火箭:

SpaceX公司的獵鷹9重載火箭,近地軌道最大載荷13.15噸,地球同步轉移軌道最大載荷4.85噸。

宇宙神5型重載火箭,近地軌道最大載荷18.8噸,地球同步轉移軌道最大載荷8.9噸。

德爾塔4型重載火箭,近地軌道最大載荷28.79噸,地球同步轉移軌道最大載荷14.22噸。其為現役載荷最大火箭,與宇宙神5型火箭一起同屬洛馬與波音聯合創立的聯合發射聯盟(ULA)公司。

中國為了能追趕上世界的腳步,正在開發長徵5號系列運載火箭,其膀大腰圓的形象給人一種相當高大上的感覺。按照預估的數據,長徵五號的運載足矣趕超其餘四國/組織現役重載火箭,讓中國的重載火箭技術上一個新臺階。

長徵5號海南轉場霸氣外露。

但在為自己的成就感到高興的同時,我們也不能忽視競爭對手的進步。日本在改進性能已優於長徵3號乙的H-IIA和H-IIB兩型重載火箭,以追求更經濟的軌道發射。

俄羅斯在改進其天頂型重載火箭的同時正在研發新型安加拉系列重載火箭。

歐洲航天局在延長阿麗亞娜5型使用時間的同時正在研發阿麗亞娜6型重載火箭。

美國的兩家私人航天企業,SpaceX與ULA分別公布了獵鷹9 v1.1重載版和火神重載火箭。

SpaceX獵鷹9重載版,此版本的助推火箭將會自行返回發射臺以便重複使用。

NASA自然也不甘落後,為了完成其2035年登陸火星的任務,SLS重載火箭正在緊鑼密鼓的研發當中。按照NASA給出的數據,SLS的最終130噸載荷將會首次超過重載火箭的始祖。

這場用重型運載火箭徵服太空的比賽,才剛剛開始。


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