2 月底到 3 月初，關(guān)于研制長(zhǎng)征九號(hào)火箭的消息密集曝光：國(guó)家領(lǐng)導(dǎo)人在人民大會(huì)堂參觀探月成果展覽時(shí)，長(zhǎng)征九號(hào)模型出現(xiàn)在現(xiàn)場(chǎng)，其一柱擎天的碩大箭體成為一眾火箭模型中最吸引人的一個(gè)，旁邊的展板也明確將其定位為我國(guó)火箭序列中的重型火箭型號(hào)。

　　此后不久，欒恩杰院士也公開表示，近地軌道 100 噸級(jí)運(yùn)載能力的火箭的研制工作將爭(zhēng)取在十四五期間展開。而在本文完稿時(shí)，又傳來(lái)了用于重型火箭的 500 噸級(jí)液氧煤油發(fā)動(dòng)機(jī)試車取得進(jìn)展的好消息。從各方面的信息看，長(zhǎng)征九號(hào)從構(gòu)想變成現(xiàn)實(shí)已經(jīng)基本成為定局。

　　早在十年前的 2011 年兩會(huì)期間，就有來(lái)自航天界的代表委員向外界透露，“我國(guó)重型運(yùn)載火箭正著手立項(xiàng)”，當(dāng)時(shí)的提法是“與美俄同步”。實(shí)際上，在 2010 年前后嚷嚷著要在本世紀(jì)前二三十年搞成載人登月的，遠(yuǎn)不止美俄這兩個(gè)老牌航天強(qiáng)國(guó)。歐空局當(dāng)時(shí)計(jì)劃 2024 年就能搞成載人登月，日本計(jì)劃 2030 年在月球建成基地。我們的鄰國(guó)印度，也在月船一號(hào)搖搖晃晃飛到月球后陷入了狂喜的狀態(tài)，提出了 2014 年跨入載人航天國(guó)家行列，2020 年要讓印度宇航員登上月球的宏偉設(shè)想。當(dāng)然，和印度辦的許多事一樣，他們也只能想想了。

　　2010 年前后各國(guó)載人登月規(guī)劃(吹牛)對(duì)比圖。摘自參考內(nèi)容1

　　雖然對(duì)國(guó)外同行宣傳比做事走得靠前、時(shí)間表基本都要跳票的做派早已習(xí)慣，但在各國(guó)都對(duì)載人登月躍躍欲試的情況下，中國(guó)航天也必須有所計(jì)劃。用龍樂(lè)豪院士的話說(shuō)，“我們不爭(zhēng)先，但要恐后，爭(zhēng)當(dāng)‘二窩(鍋)頭’，特別要恐落在印度、日本之后!”

　　在有點(diǎn)著急的情況下，如果僅僅是實(shí)現(xiàn)符號(hào)式的載人登月，實(shí)際上不一定要研制長(zhǎng)征九號(hào)這樣的巨型火箭。在 2010 年的任務(wù)設(shè)想中，有一種使用魔改版長(zhǎng)征 5 號(hào)登月的方案。目前已經(jīng)使用過(guò)的長(zhǎng)征 5 火箭構(gòu)型，芯一級(jí)使用 2 臺(tái) YF77 液氧液氫發(fā)動(dòng)機(jī)，4 個(gè) 3.35 米助推器每個(gè)裝備 2 臺(tái) YF100 液氧煤油發(fā)動(dòng)機(jī)。而魔改版則計(jì)劃將芯一級(jí)的發(fā)動(dòng)機(jī)替換為 4 臺(tái) YF100，同時(shí)捆綁 6 個(gè)2*YF100 的 3.35 米助推器。

　　用現(xiàn)成的東西搞這樣一番改造后，長(zhǎng)征 5 魔改版的近地軌道運(yùn)載能力可達(dá) 50 噸，足足比準(zhǔn)備發(fā)射空間站的長(zhǎng)征 5B 高了一倍多。使用魔改長(zhǎng)征 5 執(zhí)行登月任務(wù)時(shí)，需要實(shí)施三次發(fā)射，將為飛船提供后續(xù)飛行動(dòng)力的奔月轉(zhuǎn)移火箭及載人登月飛船，分別發(fā)射到近地軌道中去，在近地軌道上進(jìn)行一番對(duì)接組合后，再飛向月球。

　　在進(jìn)行阿波羅登月任務(wù)的設(shè)計(jì)時(shí)，美國(guó)的航天人員也曾提出過(guò)這種多次發(fā)射后并在近地軌道上進(jìn)行組合的登月模式。然而，當(dāng)時(shí)近地軌道的對(duì)接技術(shù)還不十分成熟，發(fā)射和對(duì)接次數(shù)的增多就意味著任務(wù)可靠性的下降，因此這種模式最終沒有被選中。

　　如今，由于載人航天國(guó)家基本都進(jìn)行過(guò)空間站任務(wù)，近地軌道上的交會(huì)對(duì)接已經(jīng)是一件可以熟練操作的事，因此近地軌道上的組合也不再那么不靠譜。SPACEX 的“星艦”，只有通過(guò)近地軌道上的對(duì)接和燃料填充，才能一次將 100 噸的載荷送到火星上。至于 16 臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力系統(tǒng)，復(fù)雜度倒也沒有高得離譜——畢竟獵鷹重型火箭都搞了 27 臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)。

　　但是和任何的魔改版一樣，長(zhǎng)征 5 的“魔改”意味著這種直徑 5 米的火箭的潛力已經(jīng)被挖掘到了極致，把2-3 名宇航員送到月球就已經(jīng)是運(yùn)載能力的天花板了。雖然這樣能夠繞過(guò)重型火箭研制這個(gè)技術(shù)難題，讓中國(guó)宇航員更早出現(xiàn)在月球上，但對(duì)于未來(lái)規(guī)模更龐大的任務(wù)，卻幾乎沒有任何的擴(kuò)展空間。

　　當(dāng)各個(gè)國(guó)家紛紛立下本世紀(jì)登月的 Flag 時(shí)，也都提出了比阿波羅登月更多的任務(wù)內(nèi)容。首先，21 世紀(jì)的登月不但要將宇航員送到月球，還要建立月球基地，實(shí)現(xiàn)宇航員在月球的長(zhǎng)期駐留，積累行星開發(fā)建設(shè)的必要技術(shù)。此外，除了月球之外，火星和小行星也是載人飛行的目標(biāo)，因此任務(wù)開發(fā)的火箭、飛船等不但要能登陸月球，也要具備進(jìn)一步飛向其他天體的擴(kuò)展能力。

　　在這樣的技術(shù)要求下，開發(fā)重型火箭就是一個(gè)繞不過(guò)去的坎了。用美國(guó)總統(tǒng)肯尼迪的話說(shuō)，這樣的選擇“并非因?yàn)樗菀祝且驗(yàn)樗D難”。用我們自己的話說(shuō)，就是“志不求易者成，事不避難者進(jìn)”。同時(shí)，由于早先各家信誓旦旦提出的登月計(jì)劃全都跳了票，也為我們的研發(fā)留出了足夠的時(shí)間。和美國(guó)“爭(zhēng)先”難度可能比較大，但至少“恐后”日本、印度甚至是歐空局、俄羅斯，倒是不用太擔(dān)心了。

　　長(zhǎng)征九號(hào)效果示意圖。長(zhǎng)征九號(hào)的箭體長(zhǎng)度將超過(guò)一百米，大概相當(dāng)于三十層樓房的高度

　　長(zhǎng)征九號(hào)被稱為“近地軌道 100 噸級(jí)”的運(yùn)載火箭，但按照已經(jīng)發(fā)表的資料，“100 噸級(jí)“并非嚴(yán)格的 100 噸，長(zhǎng)征九號(hào)火箭的運(yùn)載能力很可能達(dá)到近地軌道 130 噸、奔月軌道 50 噸左右，與美國(guó)上一代登月火箭土星 5 號(hào)和下一代登月火箭”太空發(fā)射系統(tǒng)“(SLS)基本相同。不過(guò)，SLS 大量重用了航天飛機(jī)動(dòng)力系統(tǒng)的關(guān)鍵部件，很大程度還是在吃自己的技術(shù)老本。而對(duì)于我們來(lái)說(shuō)，長(zhǎng)征九號(hào)從頭到尾、從內(nèi)到外都是新的，研制的難易程度和 SLS 完全不在一個(gè)水平上。

　　SLS 的外觀效果圖，筆者個(gè)人覺得像是一個(gè)航天飛機(jī)助推器和土星 5 號(hào)的合體

　　除了長(zhǎng)征九號(hào)外，我國(guó)下一代載人火箭也正在研發(fā)之中，有望與我國(guó)的新一代載人飛船配套，比長(zhǎng)征九號(hào)更早實(shí)現(xiàn)首飛。

　　和以運(yùn)載能力為優(yōu)先目標(biāo)的重型火箭所不同的是，載人火箭的首要要求是可靠。據(jù)已經(jīng)公布的數(shù)據(jù)，新載人火箭還將采用 5 米的直徑，近地軌道運(yùn)載能力可達(dá) 70 噸，奔月軌道運(yùn)載能力可達(dá) 25 噸。在長(zhǎng)征九號(hào)和登月艙研制過(guò)程中，這種先期上線的火箭可以和新飛船進(jìn)行載人環(huán)月和繞月的飛行等先期演示驗(yàn)證任務(wù)。而在真正的登月任務(wù)中，新載人火箭和新飛船也將單獨(dú)發(fā)射，在近地軌道上與長(zhǎng)征九號(hào)運(yùn)送上來(lái)的其他部分進(jìn)行對(duì)接，再共同奔向月球。

　　當(dāng)然，從運(yùn)載能力上看，一發(fā)長(zhǎng)征九號(hào)也能搞定登月。之所以采取這種人貨分離的方式，一方面是為了免去長(zhǎng)征九號(hào)的可靠性顧慮，無(wú)需為了實(shí)現(xiàn)載人的可靠性而增加更多的復(fù)雜度。另一方面，這也貫徹了新一代航天運(yùn)輸系統(tǒng)模塊化的設(shè)計(jì)思路——新飛船可以在近地軌道上和登月艙段組合，未來(lái)也可以和長(zhǎng)征九號(hào)多次發(fā)射送上來(lái)的登陸火星艙段組合，共同飛向火星。

　　至于月球基地，更是長(zhǎng)征九號(hào)另一個(gè)主要任務(wù)。在 2021 年初火箭院科研人員發(fā)表的論文中，就明確提出“到 2030 年，實(shí)現(xiàn)重型運(yùn)載火箭首飛，支撐有人月球基地建設(shè)等重大任務(wù)實(shí)施。”

　　對(duì)于月球基地的建設(shè)，“基建狂魔”們已經(jīng)開始了認(rèn)真的考慮。初期的月球基地，可能仍然需要借助由地球發(fā)射上來(lái)的、已經(jīng)構(gòu)造成型的剛性艙段來(lái)構(gòu)建。而長(zhǎng)征九號(hào)強(qiáng)大的運(yùn)載能力也是這種艙段能夠運(yùn)到地球的必要條件。而進(jìn)一步在月球上大興土木，實(shí)現(xiàn)月球基地的可持續(xù)發(fā)展，則需要在月球就地取材，用月壤月巖中的物質(zhì)搭屋蓋房。

　　這一切，并不十分遙遠(yuǎn)。

　　參考內(nèi)容：

　　[1]龍樂(lè)豪.關(guān)于中國(guó)載人登月工程若干問(wèn)題的思考[J].導(dǎo)彈與航天運(yùn)載技術(shù),2010(06):1-5.

　　[2]王小軍.中國(guó)航天運(yùn)輸系統(tǒng)未來(lái)發(fā)展展望[J].導(dǎo)彈與航天運(yùn)載技術(shù),2021(01):1-6.

　　[3]侯建文，趙晨，常立平，陳輝，錢海鵬.未來(lái)月球探測(cè)總體構(gòu)想[J].載人航天,2015,21(05):425-434.
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