各國爭奪大推力火箭“王冠”

本報特約記者 杭添仁經(jīng)過2次發(fā)射失敗，7次發(fā)射推遲，韓國首枚運載火箭“羅老”號終于在30日發(fā)射成功。盡管韓國媒體一片歡呼，但“羅老”號僅能將100公斤的物體運送到近地軌道，與航天大國的差距很大。作為開發(fā)太空必需的手段，大推力運載火箭成為大國競相研制的航天“王冠”。 韓國媒體認為，盡管朝鮮搶在韓國之前成功發(fā)射了“銀河3號”運載火箭，但“羅老”號使用液氧煤油發(fā)動機，不會污染環(huán)境，而朝鮮火箭使用的燃料和氧化劑是聯(lián)氨和硝酸，它們都有毒。從運載火箭的發(fā)展趨勢看，進一步降低成本和污染，提高可靠性和運載能力的確是未來的方向。航天大國對此采取的主要措施有：簡化設計，包括減少火箭級數(shù)和發(fā)動機數(shù)量；實現(xiàn)火箭的通用化、組合化和系列化；使用無毒推進劑。為此，運載火箭正向大直徑、少級數(shù)和大運載能力發(fā)展，通過使用大直徑芯級、大推力無毒推進劑發(fā)動機等，使火箭運載能力成倍提高。美國、俄羅斯、中國、日本和歐洲都在積極研制新一代運載火箭。 “羅老”號的發(fā)射成功，除了韓國外，另一個受益者就是俄羅斯。俄羅斯研制多年的“安加拉”系列新型火箭有望在2013年進行首次發(fā)射。該系列火箭可利用多個通用火箭，隨任務需要組合出不同推力的火箭。而這些通用火箭使用的RD-191液氧煤油發(fā)動機就是借“羅老”號火箭進行的技術驗證。未來俄羅斯新型火箭可將2-40噸、甚至75噸的巨型貨物推送至近地軌道，將取代老舊的“質(zhì)子號”火箭，成為俄羅斯未來太空火箭的主力。此外，俄羅斯還加快爭奪航天發(fā)射市場的步伐。據(jù)俄新網(wǎng)30日報道，俄羅斯計劃在2013年2月至4月完成7次航天發(fā)射。 美國波音公司的“德爾塔-4”和洛·馬公司的“宇宙神-5”大推力運載火箭均在設計上注重通用性，以確保在每次發(fā)射任務前不需要大動干戈進行改造，能利用標準生產(chǎn)線制造火箭，“跟加工香腸一樣容易”。例如“德爾塔-4”火箭由5種型號組成，都以通用的新式公用芯級為基礎。它們不僅能發(fā)射1-23噸的近地軌道有效載荷，還可發(fā)射4-10.9噸的地球同步轉(zhuǎn)移軌道有效載荷。而“宇宙神-5”火箭近地軌道運載能力達25噸，地球同步轉(zhuǎn)移軌道運載能力達4-12.7噸。這種火箭發(fā)射時不需用龐大的發(fā)射塔，只需1座發(fā)射架，并可在大風條件下發(fā)射。 美國將用于發(fā)射新一代“獵戶座”載人飛船的“戰(zhàn)神-1”火箭，近地軌道運載能力達25噸，美國還在研制近地軌道運載能力超過100噸的“戰(zhàn)神-5”火箭。 中國按照“無毒、無污染、低成本、高可靠、適應性強、安全性好” 的目標,正在研制“長征-5”新一代運載火箭，有望在2014-2015年進行首次發(fā)射。“長征-5”為兩級火箭，芯一級采用2臺推力各約50噸的氫氧發(fā)動機并聯(lián)組成；助推器根據(jù)需要采用120噸推力液氧煤油發(fā)動機數(shù)臺；芯二級采用2臺推力各約8噸的氫氧發(fā)動機并聯(lián)組成。“長征-5”火箭的近地軌道運載能力為25噸，地球同步轉(zhuǎn)移軌道運載能力最大為14噸，可滿足我國未來發(fā)射空間站、深空探測器及大型衛(wèi)星的需求。 2009年9月11日,日本發(fā)射了首枚H-2B火箭。該火箭是以液氧和液氫為推進劑的兩級火箭，運載能力是H-2A的2倍，可把16.5噸的日本貨運飛船送到“國際空間站”運行軌道，也能把約8噸的通信衛(wèi)星發(fā)射到地球同步轉(zhuǎn)移軌道。日本宇宙航空研究開發(fā)機構和三菱重工還展開對H-3火箭的技術論證。H-3為三級火箭，地球同步軌道運載能力為4噸，在使用固體燃料助推器的情況下可達6噸。該火箭可能在2020年首飛，將有助于日本發(fā)射大型衛(wèi)星、載人航天器和深空探測器，發(fā)射費用將比H-2A便宜20%-30%。 2012年11月，歐洲航天局同意研制“阿里亞娜-5ME”火箭，并繼續(xù)研發(fā)模塊化、低成本的后繼型號“阿里亞娜-6”。“阿里亞娜-5ME”比目前的“阿里亞娜-5ECA”型火箭的運載能力提高20%，地球同步轉(zhuǎn)移軌道運載能力為11.2噸。“阿里亞娜-6”的特點在于可靠性高于“阿里亞娜-5”系列，而且成本較低。隨著各國提出探索月球、小行星和火星的需求，推力更大的重型運載火箭研制項目也相繼提上日程。美國太空探索技術公司正研制近地軌道運載能力達53噸的“重型獵鷹”火箭，它擬于2013年進行首次試射，該公司還擬研制近地軌道運載能力達170噸的“超級載重火箭”。美國航空航天局正在研制的 “航天發(fā)射系統(tǒng)”重型運載火箭采用航天飛機的發(fā)動機，初始近地軌道運載能力為70噸，改進后將達到130噸。中國航天專家也擬定了近地軌道運載能力130噸的重型運載火箭方案。此外，為降低一次性火箭的使用成本，美國、俄羅斯、歐洲、印度及日本等都在加緊研制可重復使用的運載器。▲