由于使用的燃料不同,因此各自的特点也不相同。液体发动机具有可控性强、点火时间长等特点,而固体发动机具有结构简单、机动灵活、瞬间推力大等优势。而在未来,基于两者优势相结合的发动机组合模式,也将成为新的设计思路,这也是世界航天大国都在致力发展的方向。
载人登月 火箭发动机需要多大推力?在几天前,5月30日9时31分,搭载神舟十六号载人飞船的长征二号F遥十六运载火箭在酒泉卫星发射中心点火发射并取得圆满成功,而这一次搭载神十六航天员乘组奔赴太空之家的,就是我们最熟悉的中国载人航天的“神箭”——长征二号F系列,是当之无愧的“太空专列”。长征二号F运载火箭,全长约58.3米,捆绑了4个助推器,起飞重量大约500吨,火箭浑身上下大约90%的重量来自它携带着的燃料,这些燃料可以让它在大约580秒的全程加速中达到每秒7.9公里的第一宇宙速度。新一代载人火箭和重型火箭研制有序推进此时此刻,中国空间站在位于距离地球400公里的轨道上运行,可是地球和月球之间的平均距离有38.44万公里,这就需要搭载更强劲“心脏”的新一代载人火箭的助力。我国正在论证载人登月方案,新一代载人运载火箭也预计将在2027年具备首飞条件。不远的将来,中国航天员将有望登陆月球,后续还将建造国际月球科研站。想完成这些任务,火箭到底需要多大推力?还需要哪些新要求呢?据介绍,新一代载人火箭的箭体直径与长征五号运载火箭相当,通过将已经成熟的火箭技术进行综合运用,将满足我国载人登月的任务需求。中国工程院院士、航天科技集团一院长征系列火箭总师顾问 龙乐豪:相当于三个长征五号的芯一级,把它捆绑起来,每一个芯级是三个组合体并联的,每一个组合体上有7台发动机,每一台发动机推力将近120吨,就这么一个庞然大物。当然还有二级,这样就把三个中国人分两次发射,近地轨道的运载能力可以达到70吨左右,地月转移轨道的能力,就是地球到月球的转移轨道的运载能力大约是27吨,这样可能分两次发射,将实现三个中国人在2030年以前登上月球。
同时,龙乐豪院士介绍,我国重型运载火箭也正在研制中,它箭体直径达到10.6米,高度110米左右,低轨道的运载能力可以达到150吨以上,地月转移轨道的能力达到50吨以上,这将是未来运载能力最强的火箭。中国工程院院士、航天科技集团一院长征系列火箭总师顾问 龙乐豪:这样一个火箭超过了可以说是历史上所有的火箭的运载能力,将来除了实现我们更遥远的,比如说载人火星探测,还有建立月球基地,甚至于将来直接民用,就让它建造空间太阳能电站来运输,现在进展都还不错,具体这个模样都做出来了,生产出来了,一二三级的发动机都已经相应做过了全系统的短程的热试车考核,也就是说具体方案都已经定了。
更大推力火箭研制有何进展?实际上,我国自主研制的火箭发动机一直在频传捷报。去年11月,由航天科技集团六院自主研制的中国最大推力液体火箭发动机首次整机试车圆满成功。该型发动机设计推力500吨级,也是世界上推力最大的双推力室高压补燃液氧煤油发动机。据介绍,500吨级液氧煤油发动机的推力是现役120吨级液氧煤油发动机的4倍。首次整机试车的成功,标志着该型发动机研制取得重大突破。去年底,由航天科技集团六院自主研制的我国推力最大的80吨级液氧甲烷发动机首台整机热试车取得圆满成功,为我国商业航天运载火箭提供主动力,同时也为可重复使用运载器发展奠定重要技术基础。发动机的推力有多大,航天的舞台就有多大。动力技术有了巨大发展,相信中国航天事业就会实现更大跨越。我国载人登月准备工作推进到哪个阶段?距离2030年还有不到7年时间,我国载人登月现在的准备已经到哪个阶段了?接下来要分几步去实现登月?来听中国载人航天工程办公室主任助理季启明的介绍。中国载人航天工程办公室主任助理 季启明:实现2030年前中国航天员登陆月球,当前我们已经完成了登月任务的相关飞行器的关键技术攻关和方案的研制,当然也完成了登月总体方案的论证和编制,这是当前的进展。至于未来7年,我想应该是分成三个大的阶段:第一阶段就是要完成各项研制和建设任务,这里面包括完成新一代的载人运载火箭、新一代的载人飞船、登月的月面着陆器,还包括登月服、载人月球车等等飞行产品的研制,还有补充建设文昌航天发射场,以及测控通信着陆场等相关的地面设备设施。第二阶段就要进入无人飞行的验证阶段,这个阶段如果任务顺利,我们将进入第三阶段,就是载人登月的飞行阶段。