【環球科技觀察】美俄中都有哪些重型火箭？

【環球時報特約記者 晨陽 環球時報記者 馬俊】近年來隨着探月熱潮的興起，載人登月和深空探測必需的重型火箭受到越來越多的關注。按照公認的標準，近地軌道運載能力在50 噸以上的運載火箭才算是重型火箭，但想要打造這種集成了當前最先進航天技術的“大國重器”，實在不容易。

美國兩大超級火箭爭雄

幾經拖延之後，為美國“阿爾忒彌斯”載人登月計劃量身打造的“太空發射系統（SLS）”重型火箭終於站上了發射台*（下圖）*。英國廣播公司稱，“美國史上最大、最貴和拖延最久的超級火箭”即將於4月3日進行正式發射前最關鍵的“濕裝彩排”。

目前SLS火箭與“獵户座”新型探月飛船的組合體已經在發射塔上準備完畢。報道稱，SLS堪稱龐然大物，其高度接近100米，它的推力比冷戰時期“阿波羅”登月計劃使用的“土星五號”重型火箭還要大出15%，足以將95噸載荷送入近地軌道。升級型號可將近地軌道運載能力提升到130噸。

按照美國航空航天局（NASA）的規劃，在4月3日的測試中，將演練全套發射流程，包括實際加註推進劑，直到點火升空前約10秒時才叫停。假設一切進展順利，NASA最早將在今年5月進行SLS火箭的首次發射。它將“獵户座”飛船送到距離地球45萬公里的月球軌道，飛船繞過月球背面後返回地球，在加州附近的太平洋海域降落。

但SLS火箭正面臨着巨大的爭議。負責審計NASA項目的美國監察長辦公室提交的評估稱，SLS火箭的平均發射成本高達驚人的40億美元，以至於該報告將SLS項目描述為“不可持續”。

NASA準備測試SLS火箭之際，更大的重型火箭也已豎立在發射架上。這就是美國太空探索技術公司（SpaceX公司）的“星船”。後者由兩部分組成：被稱為“超重型火箭”的一級助推器和“星船”的上面級航天器，它們合體後的高度達到創紀錄的118米。

按照SpaceX公司的規劃，未來“星船”同樣用於登陸月球和火星。“星船”組合體最大推力達到驚人的7500噸，可以輕易將超過100噸的載荷送入近地軌道。“超重型火箭”與“星船”都被設計成完全可重複使用，SpaceX公司CEO馬斯克宣稱，未來兩三年內，“星船”的發射成本將降到1000萬美元之內。

美國“太空”網站稱，馬斯克近日透露，“星船”最快將在5月進行首次太空測試，其飛行高度將超過100公里並繞地球一圈，然後降落在夏威夷考艾島附近的太平洋。

除了“星船”外，SpaceX公司此前發射的“獵鷹重型”火箭是現役運力最大的運載火箭，它能將約64噸的有效載荷送入太空。但SpaceX公司已確定該火箭並不承擔載人飛行任務。

接受《環球時報》記者採訪的專家表示，從技術成熟度看，目前SLS火箭更勝一籌。它大量採用航天飛機的成熟技術，在可靠性上已經得到過驗證。因此SLS火箭只需要完成一次無人驗證發射，就將搭載航天員實際推進“阿爾忒彌斯”載人登月項目。而“星船”項目目前的完成度很低，即便首次太空發射取得成功，但還不代表它能很快投入使用。馬斯克表示，目前“星船”還在不斷更新設計，尚沒有最終定型。

俄羅斯重型火箭仍在規劃中

蘇聯曾與美國在太空探索領域激烈競爭數十年，作為蘇聯航天遺產的主要繼承人，俄羅斯先後提出多型重型火箭設計。但就當前進度來説，它們基本處於規劃狀態。

20世紀70年代，蘇聯為與美國競爭載人登月，曾研製出N1重型運載火箭，但連續4次發射失敗後被迫放棄。1987年，蘇聯首次成功發射用於搭載“暴風雪”航天飛機的“能源”號重型火箭，它的近地軌道運載能力達到100噸。但隨着蘇聯解體與“暴風雪”航天飛機項目的下馬，“能源”號重型火箭退出了歷史舞台。

俄羅斯在相當長時間裏都只能依靠蘇聯時代的“聯盟”號和“質子”號運載火箭維持航天發射。從1994年開始，俄羅斯赫魯尼切夫國家航天研究和生產中心提出使用清潔能源的“安加拉”火箭項目，該系列火箭包括“輕”“中”“重”三個級別，其中2005年“美俄蜜月期”提出的“安加拉-100”火箭推力最大，其近地軌道運送能力超過100噸，足以滿足時任美國總統布什建議的載人登月“太空探索願景”的需求。但因為種種原因，“安加拉”火箭進展緩慢，俄羅斯已經放棄該系列重型火箭的規劃，轉而優先確保用“安加拉-A5”大型火箭執行載人航天任務。

2009年俄羅斯開始研製“羅斯M”系列運載火箭，計劃於2015年投入使用，在位於遠東的東方發射場執行載人和貨運飛船的發射任務。根據型號不同，“羅斯M”可將6.5噸至50噸有效載荷送到近地球軌道。但2011年，俄羅斯政府宣佈停止該火箭的研製。

2016年，俄羅斯提出了另一種重型火箭設計——“葉尼塞”火箭。它成為俄羅斯載人登月和興建月球基地的關鍵運載工具，其近地軌道能力不小於80噸，後續型號可提升至100噸，月球軌道運輸能力至少為20噸，以滿足2030年將俄羅斯下一代“雄鷹”號載人飛船（20噸）送入月球軌道的需求。俄羅斯還計劃在它的基礎上研製“頓河”重型火箭，其近地軌道運載能力達到130噸，可用於發射俄羅斯的月球基地模塊。然而出於整個項目花費過大、沒有考慮應用可重複使用等最新航天技術等原因，2021年俄羅斯宣佈暫停“葉尼塞”重型火箭的技術設計工作。俄羅斯的載人登月項目可能改由多枚“安加拉-A5”大型火箭聯合執行。它們將通過多次發射，分別將載人飛船、月球着陸系統及空間拖船送入近地軌道，進行在軌對接後再實施登月。

中國重型火箭正處於研製階段

中國長征五號系列大型運載火箭成功發射後，外界極為關注“中國用於深空探測的重型火箭項目”。

美國“太空”網站稱，當前中國近地軌道運載能力最強的火箭是長征五號系列火箭，近地軌道運載能力達到25噸。報道稱，中國從2018年開始提出近地軌道運載能力高達140噸的長征九號重型火箭，預計將在2028年前後首發。外媒還猜測，長征九號重型火箭芯級直徑為10米，高度將超過103米，起飛推力超過4000噸。此外，它還採取可重複使用的火箭技術以降低發射成本。

根據公開報道，2021年中國探月工程首任總指揮欒恩傑在接受採訪時證實，中國百噸級重型運載火箭的論證階段已基本完成，進入立項後續階段，重型火箭的研究工作有望在“十四五”期間展開，以滿足中國航天走向更深遠太空的需求。

中國科學院院士、中國航天科技集團一院首席總設計師姜傑在今年兩會期間接受《環球時報》記者採訪時也透露，我國具有跨代意義的重型運載火箭正處於研製中，研製過程需要八到十年時間。這款重型運載火箭能跨越式提升我國進入和利用太空的能力，它的近地軌道運載能力達百噸級，地月轉移軌道運載能力為50噸級，其任務覆蓋面廣、適應性強，既可用於空間艙段、空間電站等近地軌道大規模發射任務，也可用於載人登月、載人火星/小行星探測、太陽系邊際探測等深空探測任務。這款火箭將使我國空間活動進入全新的大規模探測階段，保障我國在宇宙探索和太空開發中的優勢地位。