从长征五谈起兼论对中国重型火箭的展望

中秋望月，遐想长九——从长征五谈起兼论对中国重型火箭的展望

时雨

白露秋风夜，一夜凉一夜，白露已过，中秋节也已过完，中秋夜天宫二号那惊人的一飞冲天也犹在眼前，那接下来，中国航天的路在何方？载人登月、载人登火和深空探测的前景如何呢？

要实现这些任务必须要有合适的大型乃至重型火箭，今天观察员时雨就运载火箭这个热点来探讨下这个话题。

眼下最吸引人和最现实的话题无疑是长征五号火箭，长五成为中国继长七中型运载火箭之后又一项新的发射任务,长五首射将定于2016年11月，首射型号为长五E，即长征五地球同步转移轨道（GTO）的最大载荷版，其地球同步转移轨道能力达到了14吨。据悉，此次发射将采用远征二号上面级，将直接将实践17号卫星送人地球同步轨道（GEO），采用远征二号上面级发射时，GEO轨道直接入轨载荷能力将超过五吨。

长征五号发射GTO轨道时候采用二级半构型，而发射LEO轨道时候将采用一级半构型，而GEO轨道则在GTO轨道二级半构型的基础上加了远征二号上面级。半级是指的火箭助推器，单个火箭助推器采用两台YF-100液氧煤油发动机，直径在3.35米。而芯一级采用两台YF-77液氢液氧发动机，直径在5米；芯二级采用两台YF-75D液氢液氧发动机，该发动机改自长三甲系列芯三级的氢氧发动机YF-75，适当提高了真空推力和比冲。

观察员指出，由于采用了更大推力的发动机和更高的火箭发动机比冲，长五系列相比长三系列，减少了芯三级，并在特殊任务时考虑增加远征二号上面级，除了今年的长五/远征二号（遥一）任务，明年长五还将首次实现长五B的第一次近地轨道（LEO）任务和嫦娥五号的无人登月/采样/返回任务。

比较世界范围内的大型火箭，能和长五相当的大致有美国的德尔塔IV重型火箭和俄罗斯的质子M及新一代火箭安加拉系列以及欧州的阿里安五型火箭，德尔塔IV和俄罗斯的火箭大致和长五相当，数据上德尔塔IV的载荷比长五略高，但理论上长五可以覆盖至LEO载荷30吨，所以可以说近似；而阿里安五型火箭的运力略低于长征五号。

观察员需要指出的是，在今后的若干年里，长五将是中国空间站计划的主力运载火箭，将实现天宫节点核心舱“天和”及两个实验舱“问天”和“巡天”的发射，其承载的近地轨道（LEO）发射载荷将超过20吨；同时在火星探测计划中，将实现火星探测的绕/落/巡，其承载的地火转移轨道（MTO）将超过8吨。

载人登月方面，长征五号的可能发展型是长征五号DY版，其近地轨道（LEO）载荷将超过50吨，可能的载人登月方案之一是各舱段分别用长五发射入轨，然后在轨道进行组装，之后进入地月转移轨道（LTO）；新一代载人飞船（并可能采用于载人登月工程）也可能采用长征五号发射，其可能编号为长征五号A/M。

时雨需要指出的是，载人登月方面，除了近地轨道组合方案，还有一个更为可行的方案是一次发射入轨，那就需要推力更大，载荷更高的火箭，那就是我们接下来要提的近地轨道载荷（LEO）超过100吨的重型运载火箭，而人类第一次登月的“阿波罗”计划采用的也恰恰是土星V号重型运载火箭，其LEO运力超过120吨。

专家指出，我国的载人登月计划中的重型火箭部分最早见诸于2008年，其代号为长征九号，目前正处于论证中，但其所采用的YF-460液氧煤油发动机和YF-220氢氧发动机目前正处于早期研制中，两种发动机的真空推力分别超过500吨和200吨，而其配套的千吨推力级大型固体推力发动机目前也取得了阶段性成果。

预计长征九号近地轨道载荷（LEO）超过130吨，地月转移轨道（LTO）超过50吨，预计采用三级半构型，其中四个助推器分别采用单台500吨级液氧煤油发动机，芯一级采用四台500吨级液氧煤油发动机，芯二级采用两台200吨级氢氧发动机，芯三级采用2台50吨级氢氧发动机。

单就载人登月而言，长征火箭总师龙乐豪曾经有过这样的想法，用长征五号A/M发射登月火箭载人舱，用长九发射货物舱和地月轨道转移动力舱，然后在近地轨道进行对接，启动发动机，转入地月转移轨道，当然这只是方案之一，长九一次人货入轨也是另一个方案。预计中国的单次载人登月将实现4-6人的登月实施，这已经超过了阿波罗计划单次2-3人。

观察员指出，环顾世界载人登月火箭现阶段的发展，分别有俄罗斯的安加拉A-100，其近地轨道载荷预计达到110吨和美国的SLS火箭计划，其近地轨道载荷也将达到130吨，但两个计划相比长九的扎实推进和步步为营，还过于流于纸面。可以这样说‘长九现阶段是三种火箭里更接近实际的一种。

唐代大诗人李白曾经发出：今人不见古时月，今月曾经照古人的感慨；时过境迁，延至今日，或许今夕的明月将在不久的将来见证中国载人登月的辉煌！

月球，中国来了！长九，我在路上！