世界重型火箭知多少 各國為何競相研制

周舟 林小春

“獵鷹重型”并非一枝獨秀，運載火箭界還有哪些“大塊頭”？

為什么重型運載火箭深得航天強國的青睞？它到底能用來做什么？

怎樣才算得上“重型火箭”？根據美國航天局網站的定義，一般來講重型運載火箭的有效載荷較大。如有史以來最強大的“土星5號”火箭可將超過100噸載荷送入近地軌道，但在1973年最后一次發射后，它已經退役。

常見的現役重型運載火箭

“德爾塔4”型火箭——21世紀初美國低成本火箭研究計劃的產物，具有11噸到25噸近地軌道運力的中型大推力火箭。第一級采用液氫和液氧作為燃料。這種火箭在21世紀初推出后，因成本低廉、性能可靠而一炮走紅。

“宇宙神5”型火箭——由美國聯合發射聯盟公司生產，近地軌道運力約19噸，地球同步轉移軌道運力約9噸。由于所用發動機為俄羅斯生產，美國國會立法禁止美國相關機構今后使用“宇宙神5”型火箭，這也是該公司研發“火神”火箭的原因。

“阿麗亞娜5”型火箭——歐洲生產的大推力運載火箭，1996年首次試驗發射，1999年投入商業發射。火箭可將20噸載荷送至近地軌道，將10噸載荷送至地球同步轉移軌道。

“安加拉5”型火箭——俄羅斯的大型運載火箭，2014年首次發射成功。火箭近地軌道運力近25噸，地球同步轉移軌道運力可達7噸以上。

研發中的重型運載火箭

“新格林”火箭——亞馬遜公司創始人杰夫·貝索斯創建的藍色起源公司計劃推出的大推力運載火箭，將使用7個以天然氣和液氧為燃料的發動機驅動，其三級版本高95米，第三級裝備使用液氫與液氧的發動機，可將載荷發射至近地軌道以外。

“火神”火箭——美國聯合發射聯盟公司推出的新一代火箭，計劃于2019年取代公司現有的“宇宙神5”型火箭，并有望最終取代“德爾塔4”型火箭。這種火箭第一級可以空中回收。據介紹，它的第一級發動機會在高空與火箭燃料箱等分離，然后打開降落傘降速，下降到一定高度再派直升機將其抓住。

“太空發射系統”火箭——美國航天局深空探索計劃的一部分。這種火箭由航天飛機演變而來，預計燃料為液氫和液氧。據美國航天局網站說，“太空發射系統”的最高載荷可達130噸。

新“能源”火箭——俄羅斯國家航天事務集團表示將以曾經可與“土星5號”媲美的蘇聯“能源”火箭技術為基礎，改進“格魯什科”科學生產公司制造的RD-171型火箭發動機，在未來5至7年研制出近地軌道運載能力達160噸的超重型運載火箭，用于探索月球及其他天體的任務。

發展重型火箭成為各國共識

近幾年，中、美、俄又不約而同地將目光投向了重型火箭。“作為世界上僅有的兩個航天強國，當前美國NASA正在研制新一代重型運載火箭‘空間發射系統，近地軌道運載能力130噸;俄羅斯也提出了未來研制重型火箭的計劃。”火箭院運載火箭專家秦旭東介紹。

與此同時，中國重型運載火箭也正在開展前期技術攻關，處于“關鍵技術攻關及方案深化論證”階段，其規劃近地軌道運載能力大于百噸。根據規劃，我國重型運載火箭計劃于2030年前后首飛。

載人登月離不開重型火箭

火箭是人類進入太空的最主要方式。航天界有句行話：“運載火箭的能力有多大，航天的舞臺就有多大。”火箭院型號系列總師龍樂豪院士曾表示：“重型火箭是面向未來的科技，有重型運載火箭的保駕護航，人類才有可能建立月球基地、火星基地，為人類邁向更遠的深空打下堅實基礎。”

秦旭東介紹，目前世界各國研制重型火箭主要是為了載人登月、載人火星探測，以及建設空間基礎設施。比如“空間發射系統”誕生的背景是，美國奧巴馬政府提出了“2025年實現載人登陸小行星、2030年載人探測火星并安全返回”的目標。

“到2030年前后，當中國有了自己的重型運載火箭，就能為載人登月、深空探測提供強大支持，并為火星采樣返回提供充足的運載能力。”秦旭東說。

發展重型火箭關乎人類發展

秦旭東說，發展重型運載火箭，對于人類來說既具有十分現實的意義，也密切關系著人類的未來。

開發利用空間資源。目前世界各國已經進入能源緊缺的高峰期，如果能建設空間太陽能電站，就可擁有取之不盡、用之不竭的太陽能資源，但這至少需要運載能力百噸級的支撐，只有重型火箭才能實現。

提升民族凝聚力。20世紀60年代，美國政府公布了“阿波羅載人登月計劃”后，每一名美國人都對計劃高度關注，愛國熱情空前高漲。曾有美國人回憶那個年代：“只要你說你的事情與登月有關，所有人都會為你開道。”顯然，發展重型運載火箭，開啟載人登月、載人火星探測計劃將大大提升民族凝聚力，增強自豪感和自信心。

牽引科技，反哺經濟。重型運載火箭的研制能促進整個航天系統技術的更新換代，帶動包括電子元器件、精密儀器制造等各行業的技術進步，大大推動經濟的發展。

幫助我們更懂地球。掌握地球的演化和未來走向，必須要探測類地行星，例如火星。因此，發展重型火箭是了解地球起源、人類歷史的重要手段，對類地行星的探索具有極高的科學價值，對全人類的發展意義重大。